[发明专利]用于细胞‑细胞通讯的高分辨率成像的方法和设备在审
申请号: | 201680038957.2 | 申请日: | 2016-05-02 |
公开(公告)号: | CN107849736A | 公开(公告)日: | 2018-03-27 |
发明(设计)人: | L.秦;J.H.江;D.刘 | 申请(专利权)人: | 卫理公会医院 |
主分类号: | C40B30/06 | 分类号: | C40B30/06;C40B30/10;C40B50/14;G01N1/00;G01N1/31 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司72001 | 代理人: | 李唐,杨思捷 |
地址: | 美国得*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 细胞 通讯 高分辨率 成像 方法 设备 | ||
对在审在先专利申请的引用
本专利申请要求以下的权益:
(i) 由The Methodist Hospital和Joon Hee Jang等人于05/01/2015提交的在审在先美国临时专利申请序列号62/155,762,HIGH-RESOLUTION IMAGING OF CELL-CELL COMMUNICATION (代理人案号METHODIST-21 PROV);和
(ii) 由The Methodist Hospital和Lidong Qin等人于10/19/2015提交的在审在先美国临时专利申请序列号62/243,257,HIGH-RESOLUTION IMAGING OF CELL-CELL COMMUNICATION (代理人案号METHODIST-21R PROV)。
两(2)个上述专利申请在此通过引用并入本文。
发明领域
本发明一般而言涉及细胞成像,并且更具体地涉及细胞-细胞通讯的高分辨率成像。
发明背景
细胞与彼此通讯的能力是真核生物中最重要和基本的活动之一。免疫系统的细胞通过各种策略与彼此通讯。这些中最重要的之一是形成被称为免疫突触(IS)的界面结构。自其最初描述以来,已经积累了大量的证据,显示IS在免疫应答中起关键作用,介导重要功能,诸如免疫识别、粘附、活化和抑制。
鉴于IS在针对癌症和感染的免疫应答中的关键作用,理解真实细胞-细胞接合物(cell-cell conjugate)中的IS形成、信号传导和功能的根本分子机制是至关重要的。固定细胞和活细胞的常规共聚焦显微镜成像代表可用于研究IS的最常见成像技术。传统上,免疫细胞与靶细胞或抗原呈递细胞(APC)混合。固定后,细胞-细胞接合物在共聚焦显微镜下成像。然而,目前的突触成像方法面临几个限制。这些中最明显的之一是侧向细胞-细胞接合物中的IS图像的低分辨率(即,其中两个细胞以并排关系安置)。在该情况下,细胞对平行于共聚焦显微镜的焦平面延伸,并且突触界面沿Z轴垂直于焦平面定位(图1A,左侧)。因此,需要拍摄连续的Z-堆叠图像来捕获整个突触界面。然而,因为常规共聚焦显微镜通常沿Z轴的分辨率差,所以获得高分辨率突触图像是挑战性的(图1A)。这是因为在这种几何学下,由于入射激光束的延长的点扩散函数(PSF),突触处的分辨率大大降低(图1A,右侧)。图像的分辨率可以通过简单地旋转细胞对,将IS定位在水平成像平面上来显著改善(图1B)。最近,为了实现用于IS成像的理想焦平面,研究人员已经使用光镊手动地将细胞定向在彼此的顶部上。该技术能够成功地增强分辨率,以所述分辨率可以显现突触。然而,用光镊将细胞手动定向在另一个的顶部上是费力且昂贵的。而且,光镊的成功操作需要广泛的训练。此外,甚至当使用光镊成功地实现细胞堆叠时,细胞(特别是活细胞)的侧向移动也可以在细胞成像期间发生,其可以破坏突触界面的成像。
最近,已经开发了微坑系统以低成本实现效应细胞和靶细胞之间的高分辨率IS成像。然而,单独的微坑系统中的细胞装载效率低 – 约10-15%。另外,效应细胞和靶细胞之间的垂直定向堆叠的频率也相对低,其使得成像耗时。
因此,用于垂直堆叠细胞的新型系统的开发将填补促进IS形成和细胞-细胞通讯的研究的重大的未满足的需求。
发明概述
本发明包括提供和使用允许以高通量方式用常规共聚焦显微镜对IS进行高分辨率成像的新系统。通过组合微坑(micropit)和单细胞阱阵列,已经开发了一种新的微流体平台,其允许在垂直“堆叠”细胞中将IS可视化。这种垂直细胞配对(VCP)系统已被用于在单细胞水平研究由抑制性受体介导的抑制性突触、程序性死亡蛋白-1(PD-1)和细胞毒性突触的动力学(dynamics)。除了技术创新之外,还使用该VCP系统表明新型生物学发现,包括F-肌动蛋白和溶细胞颗粒在IS处的新型分布,人类自然杀伤(NK)IS中的PD-1微簇以及细胞毒性的动力学(kinetics)。高通量、成本节约、易于使用的VCP系统连同常规的成像技术可用于解决各种学科中的许多重要的生物学问题。
在本发明的一种优选形式中,提供了垂直细胞配对(VCP)系统,其包含:
具有顶表面的基板;
在所述基板的顶表面中形成的至少一个微坑,所述至少一个微坑被大小设定为容纳细胞;和
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