[发明专利]用于鉴定和靶向异质群体中的个体细胞以选择性提取细胞内容物的系统

说明书

本公开提供了一种用于鉴定和靶向细胞群体内的单个细胞以选择性提取细胞内容物的系统和方法以及一种具有至少一个用于接收细胞的亲水性位置的数字微流体装置，一种成像系统，其包括用于接收所述数字微流体装置的平台和用于鉴定至少一个亲水位置处的细胞中的至少一个靶细胞的成像模块。所述系统包括脉冲激光源，用于激光裂解靶细胞，从而释放细胞内容物以产生裂解液。控制系统控制脉冲激光源、成像系统和数字微流体装置，并且被编程用于协调以下步骤：i)将小滴在所述数字微流体装置上移动，ii)选择位于所述至少一个亲水位置处的至少一个待裂解的靶细胞，iii)通过所述脉冲激光源照射所述至少一个选定的靶细胞以裂解所述至少一个选定的靶细胞以产生裂解液，和iv)收集所述裂解液。

技术领域

用于鉴定和靶向异质细胞环境中的个体细胞用于裂解的装置，所述细胞裂解液经受进一步的下游分析。还提供了使用这些装置的方法以及包括这些装置的系统和试剂盒。这些装置、系统、方法和试剂盒可用于各种不同的应用，包括测试和诊断。

背景技术

在过去十年中，已经清楚的是，被认为是相同的细胞群体实际上本质上可以是非常异质的。其两个实例是(a)构成肿瘤的癌细胞群体，和(b)干细胞及其后代。对使用方法以鉴定和研究复杂混合物中的个体细胞或细胞的小亚群非常感兴趣。此外，随着对罕见细胞群体(例如，血液中的癌细胞或免疫细胞，母体样品中的胎儿细胞等)的存在的发现，对开发方法来分离和表征个体细胞非常感兴趣。

先前已经研究了依赖于流式细胞术或基于微通道的分选的单细胞基因组分析[3-10]并且Polaris^TM系统出于此目的在商业上发布。将基于流式细胞术或基于微通道的分选用于单细胞基因组分析对于各种应用是非常有用的，然而，这些技术的使用限于分析细胞在液体培养基中的悬浮液。此外，使用这些技术的装置在可以同时评估的细胞数量方面受到限制。

微流体技术与用于处理或操纵极小体积流体的小型化流体处理技术有关。这些技术包括数字微流体(DMF)(有时也称为“电润湿”或“电介质上的电润湿”)，其依赖于在开放阵列(没有通道)上以小滴操纵的流体，以及集成的流体电路(ITC)，其依赖于通过封闭的微米尺寸通道泵送的流体。先前已经报道了激光微束细胞裂解与ITC(在封闭的微米尺寸通道中)的整合。Quinto-Su描述了使用这种方法的许多挑战，包括等离子体诱导的气泡阻塞，变形或损坏微通道的趋势，使得该方法对于常规使用是不实际的[17]。Lai报道，通过将激光微束聚焦到较小的点，可以纠正其中一些问题[16]。然而，下游分析可能因为微通道中的细胞裂解液稀释而受到限制。

发明内容

本文公开了一种用于鉴定和靶向细胞群体内的个体细胞以选择性提取细胞内容物的系统，其包括：

数字微流体装置，其具有至少一个用于接收细胞的位置；

包括用于接收所述数字微流体装置的平台的成像系统，所述成像系统包括用于鉴定所述至少一个位置处的细胞中的至少一个靶细胞的成像模块和用于激光裂解所述至少一个靶细胞从而释放细胞内容物以产生裂解液的脉冲激光源；以及

用于控制脉冲激光源、成像系统和数字微流体装置的控制系统，所述控制系统被编程有用于协调以下步骤的指令：

将小滴在所述数字微流体装置上移动，

选择位于所述至少一个位置处的至少一个待裂解的靶细胞，

通过脉冲激光源照射所述至少一个选定的靶细胞以裂解所述至少一个选定的靶细胞以产生裂解液，以及

收集裂解液。

至少一个位置可以是亲水的、部分亲水的或在蛋白质从样品中结垢/吸附后变成亲水的。