用于生物樣本的處理和成像的系統和方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]本發明涉及分子病理學，并且更特定地涉及用于處理生物樣本并且對其成像的系統和方法。
[0002]生物樣本用于分析和診斷目的，例如在分子水平診斷患病組織。例如組織切片或組織微陣列(TMA)等生物樣本典型地用形態染色來染色或用顯微鏡人工分析生物標記。備選地，采集組織的圖像以供后續分析或比較。在施加第一染色劑并且對其成像后，可施加一個或多個系列或連續染色劑或生物標記并且可再次分析組織。然后可比較兩個或更多系列圖像。單個染色周期可包括在組織上施加染色劑(抗體)、對于合適時間孕育染色劑、沖洗掉染色劑來減少背景熒光、對玻片成像以及漂白掉染色劑的步驟。在一個或多個樣本用多個染色劑染色的復用應用中，可需要相繼染色、沖洗和漂白周期。例如在復用應用中，組織可需要用多個分子探針來染色以定量或定性地研宄蛋白質表達或空間分布。從而，總操作時間大體上是這些步驟中的每個所需要的時間之和乘以施加的染色劑的總數量。
[0003]染色過程典型地使用容易出錯的耗時人工技術來進行。此外，例如顯微鏡等圖像采集單元在處理樣本以用于成像的時間期間通常是閑置的。相似地，在對樣本進行成像時，例如染色裝置等樣本處理裝置可保持閑置。在其中在樣本與另一單元在一起的時間期間使圖像采集單元或圖像處理單元閑置的實例中，過程的總時間可明顯增加。
[0004]因此，期望的是提供以增強的吞吐量和減少的閑置時間來處理生物樣本并且對其成像的系統和方法。還期望的是提供減少人工干預和與系統的部件的閑置時間關聯的總成本的自動過程。
【發明內容】
[0005]用于處理第一和第二多個樣本并且對其成像的方法包括:處理來自該第一多個樣本的至少一個樣本；對來自第一多個樣本的所述至少一個樣本進行成像，而也能夠同時處理來自第二多個樣本的至少一個樣本；以及對來自第二多個樣本的所述至少一個被處理樣本進行成像。
[0006]用于處理多個樣本并且對其成像的自動方法包括處理至少一個樣本同時對另一個或多個樣本進行成像，其中處理包括染色、沖洗、漂白、應用成像溶液(solut1n)、可選地應用蓋玻片、可選地去除蓋玻片或其組合。
[0007]在一個實施例中，用于處理多個樣本并且對其成像的系統包括:樣本處理單元，配置成處理多個樣本中的一個或多個；圖像采集單元，在操作上耦合于樣本處理單元；和樣本運送單元，配置成將多個樣本中的一個或多個傳輸到樣本處理單元、圖像采集單元或兩者，其中所述系統配置成處理來自多個樣本的至少一個樣本同時對來自多個樣本的另一個樣本進行成像。
【附圖說明】
[0008]當參照附圖(其中在所有圖中相似的符號代表相似的部件)閱讀下列詳細描述時，本發明的這些及其它特征、方面和優勢將變得更好理解，其中:
圖1是用于處理生物樣本并且對其成像的示例系統的框圖；
圖2是用于處理設置在樣本臺上的相應流動格(flow cell)中的生物樣本并且對其成像的示例系統的框圖；
圖3是示例樣本運送單元的示意表示，該示例樣本運送單元配置成同時處理多個樣本并且相繼對其成像，其中樣本運送單元包括傳送帶；
圖4是示例樣本運送單元的示意表示，該示例樣本運送單元配置成同時處理多個樣本并且相繼對其成像，其中樣本運送單元包括可移動臂和樣本接收部分；
圖5是包括兩個不連續部分的示例樣本臺的示意表示；
圖6是用于同時處理樣本并且相繼對其成像的示例方法的流程圖；
圖7是用于同時處理樣本并且相繼對其成像的示例方法的詳細流程圖；
圖8是用于處理兩個或更多樣本組并且對其成像的示例方法的流程圖；以及圖9是用于處理兩個或更多樣本組并且對其成像的示例方法的詳細流程圖。
【具體實施方式】
[0009]實施例涉及用于處理生物樣本并且對其成像的分子病理學系統和方法。這些系統和方法可用別的方式減少或消除與樣本處理單元、圖像采集單元或兩者關聯的閑置時間。在某些實施例中，用于處理生物樣本并且對其成像的系統和方法可自動化。在這些實施例中，系統和方法可在最小操作者干預的情況下操作，例如通過減少或消除傳遞樣本(例如，流動格內的組織樣本)的需要。
[0010]為了更清楚且簡明地描述要求保護的本發明的主旨，對特定術語提供下列定義，這些術語在下列描述和附上的權利要求中使用。在整個說明書中，特定術語的例證應視為非限制性示例。
[0011]如本文使用的，術語“生物樣本”指從生物受檢者獲得的樣本，其包括體內獲得或體內的生物組織或流體源的樣本。這樣的樣本可以是但不限于與哺乳動物(其包括人類)隔離的組織、部分、流體和細胞。在一些實施例中，生物樣本包括結腸組織切片、正常乳房組織、前列腺癌、結腸腺癌、乳房組織微陣列、乳房TMA或正常前列腺。組織切片可包括單部分或單片組織樣本，例如從組織樣本切下的組織或細胞的薄切片。在一些實施例中，如果本文公開的方法可用于關于兩個或更多不同的靶向物(target)分析組織樣本的相同切片(在形態或分子水平)，可取組織樣本的多個切片并且對其分析。在一些實施例中，可在形態和分子水平兩者分析組織樣本的相同切片。組織切片(如作為生物樣本而采用但不限于生物樣本)可具有在小于大約100微米的范圍內、在小于大約50微米的范圍內、在小于大約25微米的范圍內或在小于大約10微米的范圍內。
[0012]如本文使用的，術語“探針”指包括結合劑、信號發生劑或兩者的試劑。在一些實施例中，探針的結合劑和信號發生劑在單個實體(例如，能夠結合靶向物的放射或熒光分子)中體現。在備選實施例中，結合劑和信號發生劑在離散實體(例如，能夠結合靶向物的一次抗體和能夠結合該一次抗體的被標記二次抗體)中體現。
[0013]如本文使用的，術語“結合劑”指可非共價地結合到生物樣本中的一個或多個靶向物的生物分子。結合劑可專門結合到靶向物。適合的結合劑可包括天然或改性鈦、蛋白質(例如，抗體、親和體(affibody)或適體)、核酸(例如，多聚核苷酸、DNA、RNA或適體)、多糖(例如，凝集素、糖)、脂類、酶、酶底物或抑制劑、配體、受體、抗原、半抗原及類似物中的一個或多個。適合的結合劑可根據要分析的樣本和可用于檢測的靶向物來選擇。
[0014]如本文使用的，術語“信號發生劑”指能夠使用一個或多個檢測技術(例如，光譜測定、量熱、光譜或視覺檢查)來提供可檢測信號的分子。可檢測信號的適合的示例可包括光信號、電信號或放射信號。在一個示例中，信號發生劑可包括發光團、熒光團或兩者。
[0015]如本文使用的，術語“發光團”指證明發光的化合物，其包括化學發光、生物發光、磷光和光致發光。代表性示例包括但不限于發光氨、光澤精、9，10-二氫吖啶、B 丫啶酯和二氧環丁燒(d1xetane)以及焚光團。
[0016]如本文使用的，術語“熒光團”指這樣的化合物，其在通過暴露于特定波長光而激發時發射光(在不同波長)。熒光團可從它們的發射剖面或“顏色”方面描述。綠色熒光團(例如Cy3、FITC和俄勒岡綠)可以它們大體上在515 — 540納米范圍內的波長的發射為特征。紅色熒光團(例如得克薩斯紅、Cy5和四甲基羅丹明)可以它們大體上在590 - 690納米范圍內的波長的發射為特征。熒光團的示例包括但不限于4-乙酰胺基 _4’ -異硫氛酸苗-2, 2’ 二橫酸(4-acetamido_4’ -1soth1cyanatostilbene-2, 2’ disulfonic acid)、吖啶、吖啶和吖啶異硫氰酸脂的衍生物、5-(2-氨基乙基)萘胺-1-磺酸(5-(2' -aminoethyl)aminonaphthalene-l-sulfonic acid) (EDANS)、4_ 氨基-N-[3-乙稀磺酰基)苯基]萘酰亞胺 _3，5 二磺酸鹽(4-amino-N-[3_vinylsulfonyl)phenyl]naphthalimide-3, 5 disulfonate)(熒光黃 VS)、N_(4_ 苯胺基-1-萘基)馬來酰亞胺(N-(4-anilino-l-naphthyl)maleimide)、氨基苯甲酰胺、亮黃、香豆素、香豆素衍生物、
氨基 _4_ 甲基香豆素(7-amino-4-methylcoumarin) (AMC，香豆素 120)、7_ 氨基-三氟甲基香豆素(7-amino-trifluoromethylcouluarin)(氯殺鼠靈 151)，酸性紅(cyanosine)；4’，6- 二脒基-2-苯基 B引噪(4，, 6-diaminidino-2-pheny I indole) (DAPI)、5，,5〃 -二溴鄰苯三酸橫駄(5，, 5〃 -dibromopyrogallol-sulfonephthalein)(溴鄰苯三酸紅)、7_ 二乙基氨基_3_(4’ -異硫氰酸苯脂)4-甲基香豆素(7-diethylamino_3-(4’ -1soth1cyanatophenyl) 4-methylcoumarin)、4, 4’ 二異硫氫脂-苗-2, 2’ - 二橫酸(4，4’ diisoth1cyanatodihydro-stilbene-2, 2，-disulfonic acid)、4, 4，- 二異硫氫苗 _2，2，- 二橫酸(4, 4' -diisoth1cyanatostilbene-2, 2' -disulfonic acid)、5_[二甲基氨基]萘-1-橫酰氯(5-[dimethylamino]naphthalene-l_sulfonyl chloride) (DNS,丹橫酰氯)、曙紅、曙紅的衍生物(例如曙紅異硫氰酸酯)、赤蘚紅、赤蘚紅的衍生物(例如赤蘚紅B和赤蘚紅異硫氰酸醋)、乙啶、焚光素和衍生物(例如5-羧基焚光素(5-carboxyfluorescein)(FAM),5-(4, 6- 二氯三唑-2-基)氨基熒光素(5_(4，6-dichlorotriazin_2-yl)aminofluorescein) (DTAF)、2，7’ - 二甲氧基-4，5’ - 二氯-6-羧基焚光素(2，7’ -dimethoxy-4’ 5’ -dichloro-6-carboxyfluorescein) (JOE)、焚光素、焚光素異硫氰酸醋(FITC)、熒光胺衍生物(與胺反應時的熒光));IR144 ;IR1446 ;孔雀綠異硫氰酸酯；4-甲基傘形酮(4-methylumbelIiferone);鄰甲酸酞；硝基酪氨酸；副品紅；酸紅，B-藻紅蛋白；鄰苯二甲醛衍生物(與胺反應時的熒光)；芘和衍生物，例如芘、芘丁酸和琥珀酰亞胺1-芘丁酸；活性紅4 (Cibacron.RTM.亮紅3B-A);羅丹明和衍生物，例如6-羧基-X-羅丹明(6-carboxy-X-rhodamine) (R0X)、6_ 羧基羅丹明(6-carboxyrhodamine) (R6G)、剛絲胺羅丹明B磺酰氯、羅丹明(Rhod)、羅丹明B、羅丹明12