[发明专利]利用激光力细胞学的改进生物物理和生物化学细胞监测和定量

说明书

本发明针对进行生物物理和生物化学细胞监测和定量的智能算法、方法、计算机实施方法，本发明通过使用基于流体力和光学力的测量，实现改进感染力试验的增强性能和客观分析，改进感染力试验包括中和试验和外源因子检测。

技术领域

本发明的实施例整体涉及利用光学力和/或流体力来测量细胞对不同刺激（differential stimuli）的响应，以及实现了对生物物理和生物化学细胞监测和定量的方法的智能算法（IA）；在某些实施例中，本发明中的方法由计算机实现。本发明描述的实施例包括实现改进感染力试验的增强性能和客观分析，改进感染力试验包括中和试验和外源因子检测（AAT）。所述方法使用基于光学力的测量值，例如激光力细胞学（LFC）。具体而言，本发明描述了自动扫描和分析多孔板的自动算法和感染度量计算，所述多孔板用于中和以及其他功能性试验。此外，使用悬浮细胞或嵌入基质的细胞来扩展可用于此类试验的感染模型以及监测、评估和定量外源因子（AA）样本和培养物的能力。

背景技术

目前，血清病毒中和试验是用于分析体内衍生免疫力抑制病毒感染和/或复制的能力的最高标准。中和试验用于确定血清衍生抗体在减少或阻断在培养物中的细胞中的病毒感染和/或后续复制的功效。基本上，用感染性病毒剂和体内衍生的血清抗体的组合对人类或动物细胞进行体外处理，以检查血清衍生抗体是否对体外细胞内的病毒剂的感染和/或复制具有特异性和有效性。这些类型的分析实验需要附加分析。蚀斑试验和蚀斑减少中和试验（PRNT）都测量每单位体积样本中感染性病毒颗粒的数量，后者还测量因中和血清或其他药剂引起的感染力单位的减少。该试验涉及将含有病毒的溶液置于平板中生长的附着细胞上，涂抹涂层（通常为琼脂糖）以防止病毒自由传播，然后等待3至15天，以使死亡或清除的细胞（蚀斑）的区域由于单一感染性病毒颗粒而形成。类似地，组织培养物感染量50（TCID50）是通过执行终点稀释试验而得到的特定体积中的感染性病毒浓度的量度。TCID50被定义为感染培养物中细胞的给定批次接种孔的50％所需的病毒稀释度。尽管这些方法已经使用了数十年，但在实验和操作员之间以可靠和可再现的结果执行上述方法方面仍面临着固有挑战。在分析悬浮液中的细胞、对大量样本的要求（用于稀释度计算）、分析的耗时和主观技术以及细胞操作导致的细胞死亡和/或感染参数更改等不良后果方面，这些试验也存在局限性。需要大量稀释度的一个原因是当前方法的有限动态范围和高可变性。

现有技术描述了使用光学密度和各种约束来确定中和效价，例如分析和绘制每个样本的最大光学密度，的方法和装置，（公开号为第2013/0084560的美国专利，该专利借引用并入本发明）。但公开号为第2013/0084560的美国专利仅使用了光学密度，没有使用微流体和/或光学力，也不包括使用通过自动实时网格搜索算法实现的附加智能，该算法计算哪些样本需要被读取/分析以确定实验的结果。美国专利第4,329,424号描述了另一个半自动系统，但这种方法使用光源，而不是光学力，而且不是全自动的。

此外，尽管美国专利第8,778,347号描述了使用由流式细胞术监测的灭活荧光标记病毒，以减少实验操作所需的安全预防措施，而欧洲专利第1140974号描述了使用假病毒报告基因，但是这两个参考文献都具有局限性，这是因为由于试验中使用的样本细胞或感染原的标记或修饰繁琐，必须要分析大量样本。由于细胞和感染物的修饰已被证明能够活化、分化或更改感染力和/或功能，因此需要的是无标记分析，以充当需要这种修饰来分析的传统方法的理想替代。

另外，尽管WO1989006705描述了使用蚀斑转移试验来检测逆转录酶病毒和测量中和抗体，但其中的启示将实验者局限于使用单层细胞类型。实际上，正如本领域技术人员所熟知，并非所有病毒都会感染形成单层的细胞。需要的是能够使用悬浮细胞或嵌入基质的细胞进行感染研究和分析的方法和设备，从而在病毒感染的实验中能够用更多种细胞类型。