專利名稱：高通量細胞分離裝置與使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動物細胞培養(yǎng)、生物制藥、干細胞、組織工程和胚胎工程領(lǐng)域，更具體地涉及高通量單細胞或細胞團分離、制備與篩選，可用于生物制藥高產(chǎn)動物細胞株的高效率篩選，可用于干細胞分離、培養(yǎng)與分化，也可用于胚胎工程的細胞團分離、制備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展已使蛋白質(zhì)藥物大規(guī)模生產(chǎn)、取代從生物原料提取成為可能；隨著人類基因組學(xué)和蛋白組學(xué)研究的開展，會有更多的基因功能得到鑒別，與之相應(yīng)的將是會有更多的蛋白質(zhì)藥物出現(xiàn)并用于臨床試驗和疾病治療，生物產(chǎn)業(yè)也將成為重要支柱產(chǎn)業(yè)。
蛋白質(zhì)藥物的生物合成目前可以通過哺乳動物細胞培養(yǎng)、微生物發(fā)酵、轉(zhuǎn)基因動物和轉(zhuǎn)基因植物等若干途徑實現(xiàn)。就目前技術(shù)現(xiàn)狀來說，微生物發(fā)酵主要用于不需要修飾的蛋白質(zhì)藥物生產(chǎn)，而大規(guī)模動物細胞培養(yǎng)主要用于翻譯后需要糖基化等修飾的蛋白質(zhì)的生產(chǎn)。雖然轉(zhuǎn)基因動物、植物在蛋白質(zhì)藥物生產(chǎn)方面有大幅度降低生產(chǎn)成本的可能，但蛋白質(zhì)修飾物種之間的差異也可以對影響藥物的功能和免疫反應(yīng)程度造成影響，技術(shù)研發(fā)尚有很大的差距，技術(shù)市場取向目前也不能同大規(guī)模動物細胞培養(yǎng)相比。
相較于成熟的微生物發(fā)酵產(chǎn)物如抗生素和維生素等，大規(guī)模細胞培養(yǎng)產(chǎn)物如抗體藥物、細胞生長因子等具有產(chǎn)物濃度低、原料成本高、生產(chǎn)周期長、技術(shù)難度大等過程特點。因此，實現(xiàn)動物細胞培養(yǎng)過程的商業(yè)化生產(chǎn)需要大量的研發(fā)工作作為基礎(chǔ)，主要目的是在保證產(chǎn)物質(zhì)量(藥物性能和安全性)的前提下，最大限度提高產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，使實現(xiàn)商業(yè)利潤成為可能。目前技術(shù)上主要有高表達載體、細胞克隆篩選和工藝過程優(yōu)化等手段提高細胞培養(yǎng)產(chǎn)物濃度。
限定稀釋法(Limiting Dilution)是細胞克隆篩選的經(jīng)典方法，也是一直以來最為常用的方法。其優(yōu)點是操作簡單、設(shè)備要求不高，但效率非常低(單克隆率在15至30％)，勞動強度非常高。如果獲得一個高產(chǎn)細胞株需要篩選數(shù)千個單克隆的話，限定稀釋法所需要的工作量之大是難以想像的。雖然采用自動化液體處理系統(tǒng)可以大幅度降低工作強度，但限定稀釋法的非單克隆均一性并不能使自動化液體處理系統(tǒng)充分發(fā)揮作用。流式細胞儀(Flow Cytometer)是常用的現(xiàn)代細胞分析儀器，可以對細胞進行組分離(Sorting)，也可以捕捉單個細胞。但流式細胞儀價格昂貴，操作復(fù)雜，最重要的是流路不能保證微生物如細菌和病毒的徹底清除，待選細胞有微生物污染和病毒交叉感染的危險。
針對以上實際問題，本領(lǐng)域迫切需要一種高通量動物細胞單細胞分離、捕捉裝置和方法。該方法可以大幅度提高細胞篩選效率和成功率(單細胞比例)，大幅度降低工作量；該裝置結(jié)構(gòu)簡單、容易操作，可完全自動；該裝置核心部件可滅菌消毒、一次性使用。
發(fā)明簡述本發(fā)明的目的是提供一種高通量動物細胞單細胞分離、捕捉裝置和方法。該方法可以大幅度提高細胞篩選效率和成功率(單細胞比例)，大幅度降低工作量；該裝置結(jié)構(gòu)簡單、容易操作，可完全自動；該裝置核心部件可滅菌消毒、一次性使用。
因此，在本發(fā)明的一個方面，提供了一種動物細胞和組織分離裝置，包括細胞懸液傳動部件1；細胞分離管道2；激光光源3；電信號檢測和電信號放大部件4；計算機控制部件5；細胞捕獲部件6；培養(yǎng)基傳動部件7。
在該方面的一個具體實施例中，細胞懸液傳動部件1選自具備內(nèi)置攪拌功能的封閉式壓力控制容器或輸注泵。
在該方面的另一個實施例中，細胞分離管道2直徑在20-500微米。
在該方面的另一個實施例中，細胞捕獲部件6至少有三個相連的通道。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種使用上述動物細胞和組織分離裝置的方法，包括步驟在傳動部件1的驅(qū)動下，適當(dāng)濃度的細胞懸液進入細胞分離管道2；電信號檢測和放大部件4檢測到一個細胞通過并將電信號放大后發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)5；啟動培養(yǎng)基傳動部件7，快速將一定體積的培養(yǎng)基注入細胞捕獲部件6；和將單個細胞沖洗出細胞捕獲部件6，進入細胞接受裝置。
在該方面的一個具體實施方式
中，細胞懸液傳動部件是具備內(nèi)置攪拌功能的封閉式壓力控制容器或輸注泵。在該方面的另一個具體實施方式
中，細胞分離管道2直徑在20-500微米。在該方面的另一個具體實施方式
中，細胞捕獲部件至少有三個相連通道。在該方面的另一個實施方式中，細胞懸液濃度在每毫升102-106，優(yōu)選103-105，更優(yōu)選為104。
附圖簡述

圖1顯示了高通量細胞克隆裝置構(gòu)成。
具體實施例方式
如說明書圖1所示，細胞懸液傳動部件1；細胞分離管道2；激光光源3；電信號檢測和電信號放大部件4；計算機控制部件5；細胞捕獲部件6；培養(yǎng)基傳動部件7。其中細胞懸液傳動部件1與細胞分離管道2相連，并且受到計算機控制部件5的控制。在細胞分離管道中的細胞懸液受到電信號檢測和放大部件4的檢測，反饋給計算機控制部件5，它們之間可以通過任意方式用通信電纜或無線方式連接。激光光源3可裝置在細胞分離管道2內(nèi)或外，只要它能夠?qū)毎M行激發(fā)即可。細胞捕獲部件6與細胞分離管道2的另一端相連。培養(yǎng)基傳動部件7與細胞捕獲部件的另一端連接，受到計算機控制部件5的控制。細胞捕獲部件6可以是一個三通管道，其三個口分別與細胞分離管道2，額外的培養(yǎng)基儲存裝置或輸送裝置，以及細胞捕獲部件7連接。
本發(fā)明所述細胞克隆裝置與方法可以實現(xiàn)高通量操作，同時大幅度單細胞率，有效地用于單細胞或細胞團分離、制備與篩選，大幅度提高工作效率，降低工作量。
在傳動部件的驅(qū)動下，適當(dāng)濃度的細胞懸液進入細胞分離管道。在液體層流環(huán)境中細胞沿管道中線聚焦，形成單個細胞隊，細胞間平均距離由濃度決定。在電信號檢測部件檢測到一個細胞通過并將電信號放大后發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)之后，啟動培養(yǎng)基傳動部件，快速將一定體積的培養(yǎng)基注入細胞捕獲部件，將單個細胞沖洗出細胞捕獲部件，進入細胞接受裝置如96孔細胞培養(yǎng)板。
對96孔細胞培養(yǎng)板各孔進行顯微鏡檢測，平板中每個孔中僅含有1個細胞，且均含有一個細胞，因此證明該裝置能夠有效的實現(xiàn)細胞的分離。
權(quán)利要求
1.一種動物細胞和組織分離裝置，其特征在于，該分離裝置包括細胞懸液傳動部件(1)；細胞分離管道(2)；激光光源(3)；電信號檢測和電信號放大部件(4)；計算機控制部件(5)；細胞捕獲部件(6)；培養(yǎng)基傳動部件(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的分離裝置，其特征在于，細胞懸液傳動部件(1)選自具備內(nèi)置攪拌功能的封閉式壓力控制容器或輸注泵。
3.如權(quán)利要求1所述的分離裝置，其特征在于，細胞分離管道(2)直徑在20-500微米。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，細胞捕獲部件(6)至少有三個相連的通道。
5.一種使用權(quán)利要求1所述的動物細胞和組織分離裝置的方法，其特征在于，該方法包括步驟在傳動部件(1)的驅(qū)動下，適當(dāng)濃度的細胞懸液進入細胞分離管道(2)；電信號檢測和放大部件(4)檢測到一個細胞通過并將電信號放大后發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)(5)；啟動培養(yǎng)基傳動部件(7)，快速將一定體積的培養(yǎng)基注入細胞捕獲部件(6)；和將單個細胞沖洗出細胞捕獲部件(6)，進入細胞接受裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，細胞懸液傳動部件是具備內(nèi)置攪拌功能的封閉式壓力控制容器或輸注泵。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，細胞分離管道(2)直徑在20-500微米。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，細胞捕獲部件至少有三個相連通道。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，細胞懸液濃度在每毫升102-106。
全文摘要
公開了一種動物細胞和組織分離裝置，包括細胞懸液傳動部件1；細胞分離管道2；激光光源3；電信號檢測和電信號放大部件4；計算機控制部件5；細胞捕獲部件6；培養(yǎng)基傳動部件7。還公開了一種使用上述動物細胞和組織分離裝置的方法，包括步驟在傳動部件1的驅(qū)動下，適當(dāng)濃度的細胞懸液進入細胞分離管道2；電信號檢測和放大部件4檢測到一個細胞通過并將電信號放大后發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)5；啟動培養(yǎng)基傳動部件7，快速將一定體積的培養(yǎng)基注入細胞捕獲部件6；和將單個細胞沖洗出細胞捕獲部件6，進入細胞接受裝置。
文檔編號C12M1/00GK1962845SQ20051011030
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者沈炳謙, 楊勝利 申請人:沈炳謙