[发明专利]细胞的血小板靶向微流体分离

说明书

本申请涉及用于从样品流体，例如生物流体，如血液、骨髓、胸腔积液和腹水中分离血小板相关的有核靶细胞，例如循环上皮细胞、循环肿瘤细胞(CTC)、循环内皮细胞(CEC)、循环干细胞(CSC)、中性粒细胞和巨噬细胞的方法和系统。该方法包括获得含有结合至该室的一个或多个壁的多个结合部分的细胞捕获室，其中该结合部分与血小板特异性结合；在使结合部分与样品中的任意血小板相关有核靶细胞结合的条件下使样品流体流过细胞捕获室以形成复合物；并从该复合物中分离和收集血小板相关的有核靶细胞。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年8月7日提交的美国临时申请序列号62/034,522的优先权，其全部内容通过引用并入本申请。

关于联邦资助研究的声明

本发明是在美国国立卫生研究院提供的编号为5-U01-EB012493-04和EB002503-06A1，以及美国癌症协会提供的编号为125929-PF-14-137-01-CCE的政府资助下进行的。政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本发明涉及从流体如血液分离有核细胞。

背景技术

肿瘤细胞从原发部位向远端器官的转移、扩散和生长代表了癌症最具破坏性和致死性的属性，并且是90％癌症死亡的原因。虽然尚未建立对转移生物学的系统理解，但是越来越多地认识到循环肿瘤细胞(CTC)作为转移起始细胞的重要性，其将为癌症进展的早期诊断、表征和监测提供潜在的便捷来源。然而，从癌症患者的血液中可靠地检测和非侵入性分离CTC和其他有核细胞仍然在技术上具有挑战，这不仅是因为它们极其稀有地存在(低至在十亿或更多的血细胞中存在一个)，而且也是由于生物物理和生物化学性质的异质性水平。

就尺寸而言，CTC和其他稀有有核细胞可以小至5微米至8微米，例如红细胞的尺寸，或8微米至18微米，其与人白细胞大致具有相同尺寸，或者在CTC簇形式中大于100微米。就表面化学而言，已广泛用于在通常情况下在阳性选择方法中靶向CTC和上皮细胞的生物标记物上皮细胞粘附分子(EpCAM)的表达在临床样品之间已显示出较大差异，并且作为上皮-间质转化(EMT)的结果其还会随着癌症进展而显著下调。而且，已报道了肿瘤细胞在转移发展期间与微环境中的宿主细胞(例如血液细胞，如白细胞和血小板)存在活跃的相互作用，这可能使得CTC的检测和分离更具挑战性。

发明概述

本公开描述了使用与血小板特异性结合的结合部分从样品流体，例如生物流体，如血液、骨髓、胸腔积液和腹水中分离血小板相关的有核靶细胞，如循环上皮细胞、循环肿瘤细胞(CTC)、循环内皮细胞(CEC)、循环干细胞(CSC)、中性粒细胞和巨噬细胞的方法和系统。该方法包括在使得结合部分与样品中的任何靶细胞例如CTC，例如包覆血小板的CTC结合的条件下使包含血小板相关靶细胞例如CTC的样品流体流过某室例如细胞捕获室以形成复合物；然后从这些复合物中分离和收集靶细胞，从而从样品流体中分离靶细胞。

在某些实施方式中，使用设计为实现血小板靶向靶细胞捕获的系统例如一阶段或二阶段微流体系统实施该方法。在一些实施方式中，在使样品流体通过细胞捕获室之前，可以首先使用微流体减积(debulking)装置处理流体例如血液样品以除去游离的、未结合的血小板和红细胞(RBC)。减积装置可以包括一个或多个微柱阵列以实现基于流体动力学尺寸的分选。然后可以使用使用抗血小板抗体官能化的细胞捕获室处理所得到的含有靶细胞和白细胞(WBC)的样品流体以高通量捕获血小板相关的靶细胞如CTC。在一些实施方式中，细胞捕获室可以包括能够增强样品流体中的任意血小板相关靶细胞与血小板抗体相互作用的混合结构。在一些实施方式中，此类混合结构以称为“人字形”微混合器的结构呈现。