[发明专利]用于生物样品的染色的系统和方法

说明书

公开了一种用于处理生物样品的系统和方法。在一些实施例中，一种自动化生物样品染色系统（100）包括：至少一个微流体试剂施加器（118）；至少一个散用流体施加器（116）；至少一个流体吸引器（406）；至少一个样品（810）基底保持器；至少一个相对运动系统（100）；以及控制系统（102），其被编程为对安装在保持于至少一个样品（810）基底保持器中的基底上的样品执行至少一种染色规程。

相关申请的交叉引用

本公开要求2016年10月19日提交的美国临时专利申请No. 62/410,317的权益，该申请通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于生物样品的自动染色的系统和方法，更特别地，本发明涉及用于以有助于节约珍贵样品和试剂两者的方式精细处理细胞和组织样品的系统和方法。

背景技术

目前可用的有三种主要类型的自动染色仪器，包括沉入和浸泡染色器、液池（puddle）染色器和薄膜染色器。这些类型的染色器中的每一者用于在出于诊断目的检查生物样品（下文中为“样品”）之前赋予细胞结构（例如，细胞核和细胞膜）和/或特定细胞组分（例如，蛋白质和核酸标记物）对比度并准许其定位。通常，将一系列试剂施加到样品，以便制备用于染色的样品并且可能地用于样品存档目的。对于显微镜检查，细胞样品通常被安装在基底（诸如，显微镜载片）上并在其上加以处理。

“沉入和浸泡”染色器通过将显微镜载片或此类载片的支架连续沉浸在一系列试剂容积（或浴液）中来操作，其适合于高吞吐量产生用于检查的载片。对染色过程的控制主要基于沉浸时间长度和浴液中的染色试剂浓度，但随着时间的推移，沉入和浸泡浴液中的试剂浓度将由于样品对试剂的摄取和浴液中试剂的降解而改变，所述浴液通常暴露在空气中。此外，由于试剂之间的稀释和交叉污染，试剂从一个浴液转移到另一个浴液也有助于试剂浓度的改变。由于难以控制试剂浓度，自动沉入和浸泡染色器并非很好地适合高级染色规程（protocol），诸如免疫组织化学（IHC）和原位杂交（ISH）规程，其中浓度控制对于提供样品之间的染色一致性非常重要。另外，用于IHC的抗体和用于ISH规程的核酸探针太昂贵且珍贵，以至于不能在沉入和浸泡染色器所特有的浴液中大量应用。沉入和浸泡染色器产生了大量废料，这进一步使它们对于必须常常根据严格的环境法规来处理和处置此类废料的实验室人员来说没有吸引力。

液池染色技术通过将足够的试剂分配到安装在水平安置的显微镜载片上的细胞样品来操作，使得样品被试剂的“液池”覆盖，然后培育达某个预定的时间段，并做一些努力抑或不做努力来混合试剂（诸如，用压缩空气的射流使试剂液池打旋）。一旦试剂与样品接触达预定的时间量，就通常漂洗载片以除去试剂，使得可以施加新的试剂。在一些情况下，在特定的染色规程期间必须多次漂洗载片以确保在将第二种可能不相容的试剂施加到样品之前完全除去第一试剂。液池技术已使得各种各样的先进的IHC和ISH染色规程自动化。尽管如此，足以用液池覆盖典型组织样品的试剂容积是显著大量的并且一些量的试剂被浪费，因为它与样品保持未反应。此外，当把漂洗液容积考虑进来时，可以针对给定的染色规程由液池染色器产生的废料量会是显著大量的，并且处置仍然是实验室人员的负担。

“薄膜”染色器试图通过将试剂约束到显微镜载片表面和第二表面（诸如，盖瓦或盖片）之间的毛细空间来减小试剂容积并节约珍贵试剂。由样品对试剂的位置依赖性摄取引起的毛细空间内的试剂的耗尽会导致浓度梯度，浓度梯度反过来导致跨越样品的不一致染色，这会给染色模式的分析带来不确定性。混合可以在一定程度上通过向耗尽区域提供试剂的补充来减轻染色梯度，但是这种方法常常使染色器设计复杂化。

一种节约珍贵试剂的更新方法是通过使用微流体施加器将染色试剂施加到样品的小区域。例如，Pepper等人（组织学杂志，34:3，第123页-131页，2011年）公开了使用热喷墨打印进行组织学染色。Lovchik等人的（第15届化学和生命科学微型化系统国际会议，201年10月2日至6日，第368-370页，通过引用并入本文）公开了微流体施加器的另一个示例。脱蜡。