[发明专利]用于分析具有无标记细胞的生物样本中是否存在感染物的方法和系统

说明书

一种分析包括多个无标记细胞的生物样本以确定该样本是否包括被感染物感染的细胞的离体方法，包括：利用光束光学地捕获生物样本中的无标记细胞，以及以光谱方式研究所捕获的无标记细胞以实时地确定所捕获的无标记细胞是否被感染物感染。

技术领域

本发明涉及用于分析具有无标记细胞的生物样本中是否有异物或者感染物存在于细胞中或附着至细胞的离体方法和系统。

背景技术

诊断工具诸如酶联免疫吸附测定(ELISA)和基于核酸的测试与不准确的结果相关联，分别需要标记和底物(substrate)并且不能实时产生结果。因此，这些诊断工具不太适合在资源有限的环境中进行定点照护(POC，point-of-care)诊断，并且需要开发迅速、准确并且克服了这些挑战中的至少一些挑战的新型诊断工具。

实现用于检测生物因子的无标记技术的需求促进了对不同方法的发现，以在研究生物样本潜在的物理和化学特性的同时减少复杂性和准备时间。光谱术尤其是透射光谱术被认为是用于对生物材料的无标记研究的潜在候选。该方法是已在制药行业以及生物和医学领域广泛应用的实时、无创的光学检测技术。透射光谱图被用于例如区分人类血红细胞与血白细胞以及区分癌细胞与非癌细胞种类。常规透射光谱术的缺点是：该方法对细胞进行总体平均测量并且总体测量产生关于平均特性的信息。结果，通过对测量进行平均而掩盖了单个细胞的信息和特性。另外，采用透射光谱术，样本厚度和样本的不均匀性可能导致透射信号的严重损失。透射测量常常使用底物或水性细胞悬液——其中样本不均匀分布并因此是不均匀的——在固定化细胞上进行，这可能会产生光谱假象。这些假象通常会改变峰强度并导致对结果的错误解释。因此，本发明旨在实时稳定地分离和研究单个细胞。

光学捕获是用于对悬浮在液体培养基中的病毒、细菌和细胞进行微操作的宝贵的工具。该技术本质上使用光粒子的动量经由来自通过高数值孔径物镜发射的紧密聚焦的激光束的辐射压力的力来任意保持、定向和输送单个粒子或单个细胞。这种细胞固定化使得能够对单独的细胞进行准确的研究。用于光学捕获的近红外激光器的使用使得能够以无标记的方式进行非粘附细胞的无创操作。

发明内容

本发明提供了一种分析包括多个无标记细胞的生物样本以确定该样本是否包括被感染物感染的细胞的离体方法，该方法包括：

利用光束光学地捕获生物样本中的无标记细胞；以及

以光谱方式研究所捕获的无标记细胞以实时地确定所捕获的无标记细胞是否被感染物感染。

“感染物”意指能够侵入或感染宿主细胞或者附着至宿主细胞并且在宿主体内产生疾病或病症的异物或者病原微生物，其中，该感染物可以是或者可以包括病毒、细菌或其他微生物。在本发明的至少一个实施方式中，该感染物是病毒。

“无标记”意指不包括诸如酶、放射性同位素、DNA探针、荧光报道子(reporter)、电化学发光标签或其他外来元素的标示物的细胞，该标示物通常用于检测感染物在细胞中的存在。

1970年由Arthur Ashkin首次报道的还被称为“光学钳法”的光学捕获，现在是保持微观粒子稳定的公知的非接触技术。光学捕获通常采用高度聚焦的激光束(通常被称为光学钳子)以提供通常是皮牛级的吸引力或排斥力，以在物理上保持和/或移动微观的介电目标。该技术在文献中被很好地描述，包括其捕获单独病毒和细菌并且对细胞和胶体分类的用途。

光谱术也是依赖于物质与辐射能例如电磁辐射之间的相互关系来表征该物质的公知的分析技术。

据发明者所知，光学捕获，特别是与光谱术结合的光学捕获还没有被用于确定生物样本是否包括被感染物诸如病毒感染的无标记细胞。

光束可以是激光束，例如波长为1064nm的Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)激光束。