[发明专利]使用表面涂层对生物物质的捕获、纯化和释放

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2011年6月29日提交的美国专利申请序号61/502,844和2012年3月2日提交的美国专利申请序号61/606,220的正式申请，以上两个申请通过引用整体并入本文。

关于在联邦政府资助的研究与开发下进行的发明的权利的声明

不适用

关于“序列表”、表格或光盘提交的计算机程序列表附件

表1是EpAb4-1抗体的氨基酸序列。

背景技术

细胞脱落到循环中是恶性肿瘤的一种固有特性，而这一特性对于癌症患者的诊断、分期、治疗反应和生存期提供了重要的信息。例如，Pantel等人发现血液中的循环肿瘤细胞（CTC）的数目与癌症的攻击性以及治疗的功效相关。（Pantel，K.等人，“Detection,clinical relevance and specific biological properties of disseminating tumor cells”,Nat Rev Cancer,2008，8(5):329-40）。

然而，CTC是罕见的细胞，在转移癌症患者的血细胞中只占1/109。这使得CTC的检测和分离在技术上具有挑战性。（见Kahnet等人，Breast Cancer Res Treat2004,86:237-47）。因此，对于有效地检测和分离CTC，富集过程是必要的。

这样的富集过程的一个实例是使用高度过量表达的、对CTC具有高特异性和灵敏性的细胞表面生物标志物，如上皮细胞粘附分子（EpCAM）。唯一获得FDA批准的CTC检测平台—Cellsearch System^TM（Veridex），利用抗-EpCAM抗体涂覆的磁性纳米粒子捕获和富集CTC，接着进行细胞角蛋白免疫染色。另一种可商业获得的CTC检测系统—AdnaTest（AdnaGen AG，德国），采用了类似的免疫磁性方法，这种方法是通过使用抗-EpCAM和黏蛋白1（MUC1）偶联的磁珠。最近，开发了基于抗-EpCAM抗体涂覆的微流体芯片的“CTC芯片”用于CTC检测和富集（Nagrath等人，Nature2007,450:1235-9）。然而，由于抗-EpCAM抗体与血细胞的非特异性结合，上述技术的缺点是纯CTC的检测率低。

为了使CTC的检测和分离最大化，降低其它循环血细胞的非特异性结合是必要的。这可以通过用生物惰性材料进行表面修饰来实现。例如，Kaladhar等人观察到了明显更少的循环血细胞（如血小板、白细胞和红细胞）结合到由含磷脂酰胆碱、胆固醇和糖脂的各种脂质组合物的支撑单层修饰的固体基质上（Kaladhar等人，Langmuir2004,20:11115-22和Kaladhar等人,J Biomed Mater Res A2006,79A:23-35）。

尽管在检测和分离CTC的技术方面取得了进步，但仍然需要更特异的、有效的用于检测、纯化和释放CTC和其它生物物质的方法，以便进行进一步的培养和表征。

发明内容

一方面，本发明涉及一种用来捕获循环稀有细胞（CRC）的表面涂层。这种表面涂层提高诸如CTC、循环干细胞（例如肿瘤干细胞和骨髓干细胞）、胚胎细胞、细菌、病毒、上皮细胞、内皮细胞等CRC的捕获效率，并且减少非特异性细胞的结合或蛋白质吸附。

这种表面涂层包含1）抗污组合物（nonfouling composition），该组合物会减少非特异性血细胞的结合和其它血液组分如蛋白质的吸附；和2）捕获CRC的生物活性组合物。该表面涂层还包含连接到所述抗污组合物和生物活性组合物上的连接体组合物，如图1A所示。

另一方面，本发明涉及一种用来捕获和释放生物物质的表面涂层。这种表面涂层提高诸如CTC、循环干细胞（例如肿瘤干细胞、肝干细胞和骨髓干细胞）、胚胎细胞、细菌、病毒、上皮细胞、内皮细胞等生物物质的捕获效率，并且增强非特异性细胞或蛋白质从表面涂层上的去除或释放。

所述表面涂层包含1）释放性组合物，用于从表面涂层上释放或去除非特异性的血细胞和其它血液组分，如蛋白质；和2）捕获生物物质的生物活性组合物。该表面涂层还包含连接到所述释放性组合物和生物活性组合物上的连接体组合物。

本发明还涉及一种微流体装置，其具有特定的微结构设计，用以产生血液、体液或生物样品的扰流以提高生物物质的捕获率。