分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)和利用此系統(tǒng)分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的方法，更具體的，涉及一種分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)單元下方的Μ X Ν矩陣相機(jī)模塊，細(xì)胞培養(yǎng)容器置于所述細(xì)胞培養(yǎng)單元中，因此可以同時分析在多孔細(xì)胞培養(yǎng)容器如96-孔板中培養(yǎng)的細(xì)胞的變化(由培養(yǎng)條件或外部環(huán)境的各種變化所引起的)，以及涉及一種利用所述分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)的分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的方法。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)能夠通過選擇性的打開僅與期望監(jiān)測部分相對應(yīng)的相機(jī)模塊來實現(xiàn)對期望監(jiān)測部分的觀察，并且能夠顯微觀察全部孔或在高倍鏡下顯微觀察單個孔的感興趣的區(qū)域。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)用培養(yǎng)細(xì)胞的工業(yè)領(lǐng)域和被承認(rèn)的領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展。例如，用于生產(chǎn)重組蛋白的細(xì)胞，用于篩選藥物分子的細(xì)胞，用于諸如診斷檢查類的細(xì)胞，在毒性評價技術(shù)中使用的細(xì)胞，用于修復(fù)療法和再生細(xì)胞療法的細(xì)胞，以及其他類似細(xì)胞，一直被研究和使用。尤其是，干細(xì)胞，其在生物科學(xué)領(lǐng)域中被研究的最為活躍，其可根據(jù)環(huán)境和刺激條件分化為具有特定功能的細(xì)胞，因此，有必要在細(xì)胞培養(yǎng)中分析和追蹤細(xì)胞分化進(jìn)程，以便尋找到干細(xì)胞作用機(jī)制或獲取干細(xì)胞的方法。
[0003]通常，細(xì)胞被播種在一個塑料瓶中或一個玻璃盤或瓶中并在一個培養(yǎng)器中進(jìn)行培養(yǎng)。并在該培養(yǎng)器內(nèi)部設(shè)定，例如，二氧化碳濃度為5%，溫度為37°C，以及濕度為60%或更高，并維持在適于細(xì)胞培養(yǎng)的環(huán)境。此外，培養(yǎng)液要求每天或每隔數(shù)天更換一次以便為培養(yǎng)器中的細(xì)胞提供營養(yǎng)，同時必須保持一個適宜于細(xì)胞培養(yǎng)的pH。
[0004]為了觀察利用上述方法培養(yǎng)的細(xì)胞，塑料瓶或玻璃盤或瓶必須從培養(yǎng)器中取出，并利用倒置顯微鏡如相差顯微鏡對其中的細(xì)胞進(jìn)行觀察。
[0005]然而，這種在培養(yǎng)過程中觀察細(xì)胞的常規(guī)方法具有一個缺陷，即細(xì)胞的活性會被破壞，因為觀察細(xì)胞應(yīng)該盡可能快速地進(jìn)行，并且觀察完成后應(yīng)將細(xì)胞放回到培養(yǎng)器中。此夕卜，還有一個問題，由于細(xì)胞的活性不穩(wěn)定，所以難以實現(xiàn)準(zhǔn)確的評估。而且，當(dāng)從培養(yǎng)器取出細(xì)胞時，細(xì)胞被有毒物質(zhì)污染也在所難免。還有，由于被培養(yǎng)的細(xì)胞通常是無色且透明的，這些細(xì)胞很難利用透射電子顯微鏡來觀察。
[0006]此外，按照常規(guī)方法為了觀察或描繪培養(yǎng)中的細(xì)胞，培養(yǎng)器和細(xì)胞培養(yǎng)盤或瓶都需打開，并且因為這個原因，培養(yǎng)條件將被破壞，使得在培養(yǎng)過程中實時的觀察或描繪細(xì)胞無法實現(xiàn)。而且，對細(xì)胞的觀察或描繪依賴于觀察者的技能，不同觀察者之間的觀測誤差也是難免的。
[0007]因此，例如，為了實時觀察干細(xì)胞的培養(yǎng)，同時也需要分析和監(jiān)測干細(xì)胞的分化過程，這就要求開發(fā)一種新的系統(tǒng)來克服常規(guī)觀測系統(tǒng)中的缺陷并且能夠輕易地實現(xiàn)對培養(yǎng)中的細(xì)胞的實時觀察和描繪。
[0008]因此，本發(fā)明提供了一種新的用于分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)所述系統(tǒng)能夠在各種不同條件下同時分析許多類型的細(xì)胞，能夠顯微觀察全部孔或在高倍鏡下顯微觀察單個孔的感興趣的區(qū)域，能夠?qū)崟r顯示動態(tài)的細(xì)胞圖像，能夠克服分析過程中的污染問題，并且也可以遠(yuǎn)程檢查培養(yǎng)的狀態(tài)，從而完成本發(fā)明。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]韓國公開專利公報10-2012-0027359

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種新的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能夠克服常規(guī)系統(tǒng)的缺陷，并且能夠以簡易的方式實時分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)，包括:
[0013]光源單元，配置為向下照射光；
[0014]細(xì)胞培養(yǎng)單元，設(shè)置在所述光源單元的下方，所述細(xì)胞培養(yǎng)單元上安裝有包含樣品的細(xì)胞培養(yǎng)容器，并且對樣品的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)；
[0015]Μ X Ν矩陣相機(jī)模塊，設(shè)置在所述細(xì)胞培養(yǎng)單元的下方，配置為觀察細(xì)胞的圖像，
[0016]其中，Μ和Ν分別為2以上的自然數(shù)；以及
[0017]控制單元，配置為控制一部分或全部Μ X Ν矩陣相機(jī)模塊的操作，從而觀察安裝在細(xì)胞培養(yǎng)單元上的細(xì)胞培養(yǎng)容器中的一部分或全部細(xì)胞。
[0018]本發(fā)明還提供了一種利用所述分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)用于分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的方法。
[0019]本發(fā)明的其他特征和實施方式將在以下詳細(xì)說明和附圖中得到更清楚的描繪。
【附圖說明】
[0020]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的用于分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的監(jiān)測系統(tǒng)的實施例的透視圖。
[0021]圖2所示為圖1中所示系統(tǒng)的分解圖。
[0022]圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的相機(jī)模塊的實施例的示意圖。
[0023]圖4所示為包含96相機(jī)模塊的超緊湊成像陣列，用于觀察96-孔細(xì)胞培養(yǎng)板。
[0024]圖5Α所示為僅觀察細(xì)胞培養(yǎng)板的部分區(qū)域的情況(與綠色部分相對應(yīng)的一部分相機(jī)模塊被打開并且觀察與之相應(yīng)的區(qū)域)，以及圖5Β所示為觀察細(xì)胞培養(yǎng)盤的全部區(qū)域的情況。
[0025]圖6所示為細(xì)胞培養(yǎng)容器，包括6/12/24/48/96孔板，圓形板如35/60/100Φ盤，和培養(yǎng)瓶如Τ25/75燒瓶。
[0026]圖7所示為設(shè)置于本發(fā)明的系統(tǒng)上的pH指示算法，從而根據(jù)細(xì)胞培養(yǎng)容器中培養(yǎng)液顏色的變化來測定pH值。
[0027]圖8所示的圖片和曲線圖，顯示了利用根據(jù)本發(fā)明的用于分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)，通過在指示的時間點測定感興趣的細(xì)胞的形態(tài)變化和行為所獲得的結(jié)果。
【具體實施方式】
[0028]除非另有限定，本說明書中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的通常理解具有相同的含義?？偠灾疚闹兴眯g(shù)語是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知并常規(guī)使用的術(shù)語。
[0029]一方面，
[0030]本發(fā)明提供了一種用于分析細(xì)胞或監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)，包括:
[0031]光源單元，配置為向下照射光；
[0032]細(xì)胞培養(yǎng)單元，設(shè)置在光源單元下方，所述細(xì)胞培養(yǎng)單元上安裝有包含樣品的細(xì)胞培養(yǎng)容器，并且對樣品的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)；
[0033]Μ X Ν矩陣相機(jī)模塊，設(shè)置在細(xì)胞培養(yǎng)單元的下方，配置為觀察細(xì)胞的圖像(其中，Μ和Ν分別為2以上的自然數(shù));以及
[0034]控制單元，配置為控制一部分或全部Μ X Ν矩陣相機(jī)模塊的操作，從而觀察安裝在細(xì)胞培養(yǎng)單元上的細(xì)胞培養(yǎng)容器中的一部分或全部細(xì)胞。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的用于分析細(xì)胞或監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)，不僅可用于觀察再生醫(yī)學(xué)中使用的培養(yǎng)液中的細(xì)胞，例如，胚胎干細(xì)胞(ES)，其為存在于受精卵中的未分化干細(xì)胞，或存在于成體各器官中的未分化干細(xì)胞，例如，成體干細(xì)胞如造血干細(xì)胞或神經(jīng)管細(xì)胞，而且可用于觀察所有需要實時分析和監(jiān)測的生物物質(zhì)。更優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析細(xì)胞或監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)具有緊湊的尺寸，因此可被安置在C02培養(yǎng)器中。在此，根據(jù)本發(fā)明的分析細(xì)胞或監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)可與C02培養(yǎng)器一體地設(shè)置或在使用時被安置在C0 2培養(yǎng)器中?？蛇x擇地，如果并不打算將本發(fā)明的系統(tǒng)用于活細(xì)胞動力學(xué)成像分析，其可被安置在培養(yǎng)器外部從而可作為常規(guī)光學(xué)顯微鏡來使用，并且在這種情況下，它可以以比常規(guī)光學(xué)顯微鏡更好的方式執(zhí)行高通量篩選(HTS)。
[0036]以下，將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0037]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的用于分析細(xì)胞和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)的系統(tǒng)的實施例的透