[发明专利]分选细胞和其它生物微粒的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年4月3日提交的美国临时申请No.61/166,616的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。本申请还要求2009年9月17日提交的美国临时申请No.61/276,999的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

本申请涉及2009年11月3日发布的美国专利No.7,612,355，该专利的全部内容通过引用并入本文。本申请还涉及2009年7月2日公开的美国专利申请公开No.US 2009/0170186 A1，该申请通过引用并入本文。本申请还涉及2005年10月27日公开的PCT国际公开No.WO 2005/100541 A2，该公开的全部内容通过引用并入本文。

关于联合发起研究或研发的说明

本发明根据由NIH/NCRRUCSF-CTSI资助的课题No.UL1RR024131和由NIH K-12男性生殖健康研究(MRHR)资助的课题No.________，在政府帮助下进行。政府对该发明拥有一定权利。

以光盘形式提交的材料的引入

没有

技术领域

本发明大体涉及筛选非均匀混合物的组分的装置和方法，更具体而言，涉及用光电镊和介电泳(OET-DEP)分离方案将具有不同生理状态的生物微粒分离并数量化的装置和方法。

背景技术

在各种诊断和处理方法中，将诸如细胞、胚胎或细菌等生物微粒从隔离群中分离而不损伤微粒是重要的步骤。

在很多应用中，需要分选非均匀的细胞群。一个实例为，基于细胞生存力分选成熟干细胞群。可能希望从活的、更强健/能存活的细胞中排除死亡或存活率最小的干细胞，以用于人和/或动物干细胞医治、生殖辅助介入、配子的遗传筛选、以及为细胞库作准备(低温或其它形式的细胞存储)。

另一个实例为，从不能动不能存活的精子中分选出不能动能存活的精子。在几乎所有精子都不能动的不育病人或动物的子群中，希望从死亡精子中分选出能存活的精子，以便用在体外受精疗法中。该技术和方法受到以下限制：已经分选到“不能动/活的”组和“不能动/死的”组的同一精子不能使用，因为分选方法对精子来说是致命性的，或者因为分选方法存在引起基因损伤的巨大风险，从而即使精子能存活，也不能使用该同一精子来进行受精。

另一种有用的分选方法是，基于染色体数来分选细胞，诸如进行筛选以排除染色体数异常的配子，或者基于染色体结构损伤来分选细胞。具体实例包括因细胞老化或者由各种细胞处理技术、辐射、化学疗法和医原性组织损伤引起的细胞损伤而导致的正常染色体损伤。

也可以基于基因突变来分选细胞，而不管是否也期望其它“完好的”染色体结构。实例包括对可能使活体出现综合症状/病状的异常蛋白质和/或蛋白质结构进行编码的基因突变。一个示例为引发囊性纤维化病(CF)的囊性纤维化(CF)突变，CF是编码囊性纤维化跨膜电导调节体(CFTR)、cAMP-活性阴离子通道(cAMP-activated anion channel)的基因发生突变所引发的常见遗传病，临床表现为进行性肺病、胰功能不全和两性不育。CF是高加索人中最常见的寿命缩短的常染色体隐性遗传病之一。

还可以使用基于包含在细胞中的染色体类型来分选细胞的方法。例如，用在辅助生殖技术中的配子“性别分选”，其中希望预选后代性别，或者必须保证后代性别为男性或女性，以避免特殊性别基因病的传播。

因此，在诊断和治疗疗法中从死亡细胞中分离活细胞、从正常细胞中分离癌细胞或者从革兰氏阴性菌中分离革兰氏阳性细菌可能是重要的。这些应用要求，不仅将细胞有效地分选至组中的具体系列，并且分选程序结束时能够回收细胞以便使用。

现有细胞分选方法常常是劳动密集型的，并且可能因机械力或化学品污染而损伤被分选细胞。例如，通过机械分选(即，使用过滤系统)或流式细胞计分析或化学品的不同摄取(“细胞生存力”检测)可能出现物理性或基因损伤。

与用于分选微粒的其它技术相比，介电泳(DEP)不要求，细胞能动、存在或知晓细胞表面抗原或者使用诸如抗体或化学品等外部材料来辅助观察。介电泳涉及通过外部非均匀电场来使中性粒子运动。与线性电泳不一样，DEP不要求对象具有净电荷。

非均匀电场与微粒中的诱导偶极相互作用，进而微粒可能受到朝向高场强区域(正介电泳)或者朝向低场强区域(负介电泳)的介电泳力。换句话说，DEP力吸引一些微粒，并且排斥其它微粒。由于介电泳力不取决于电场极性，因此可以用AC或DC电场来观察该现象。因此，微粒运动不是微粒的极性的结果，而是电场大小的结果。