УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ЭУКАРИОТНЫХ КЛЕТОК В ТРАНСПОРТНОМ КАНАЛЕ ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ ЭУКАРИОТНЫХ КЛЕТОК С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

1. Устройство для селекции эукариотных клеток (SP), включающее в себя транспортный канал (100), выполненный с возможностью циркуляции в нем раствора, содержащего указанные эукариотные клетки (SP), первый сквозной проход (104), выходящий в указанный транспортный канал (100), источник (60) электромагнитного излучения, соединенный с первым концом первого оптического волокна (61), причем другой излучающий конец (61b) первого оптического волокна вставлен в указанный первый сквозной проход (104), не выступая в транспортный канал (100), при этом устройство также содержит электронные средства (7) управления для автоматического управления указанным источником (60) электромагнитного излучения так, чтобы избирательно изменять циркулирующие в транспортном канале (100) эукариотные клетки (SP) посредством изменяющего электромагнитного излучения (R), испускаемого источником электромагнитного излучения (60).
2. Устройство по п. 1, в котором указанный транспортный канал (100) является микрофлюидным каналом, у которого по меньшей мере один размер в поперечном сечении меньше 1 мм, и в частности, меньше 100 мкм.
3. Устройство по п. 1, содержащее оптические фокусирующие средства, прикрепленные к излучающему концу (61b) первого оптического волокна или встроенные в него и позволяющие сфокусировать в указанном транспортном канале (100) электромагнитное излучение (R), излучаемое на выходе первого оптического волокна (61).
4. Устройство по п. 3, в котором указанные оптические фокусирующие средства образованы излучающим концом (61b) первого оптического волокна (61), профилированного таким образом, чтобы сфокусировать в указанном транспортном канале (100) электромагнитное излучение (R), излучаемое на выходе оптического волокна (61).
5. Устройство по п. 4, в котором излучающий конец (61b) первого оптического волокна (61) имеет коническую форму.
6. Устройство по п. 4, в котором излучающий конец (61b) первого оптического волокна (61) имеет «клиновидную» форму.
7. Устройство по п. 1, в котором излучающий конец (61b) первого оптического волокна достигает транспортного канала (100), но не выступает в транспортный канал.
8. Устройство по п. 1, в котором дистальная излучающая часть (61а) первого оптического волокна (61) вставлена в указанный первый сквозной проход (104) и упирается в заплечик (104а).
9. Устройство по п. 1, в котором транспортный канал (100) имеет прямоугольное поперечное сечение.
10. Устройство по п. 9, в котором ширина (Е) прямоугольного транспортного канала меньше 1 мм, и предпочтительно меньше 100 мкм.
11. Устройство по п. 9 или 10, в котором первый сквозной проход (104) выполнен через одну из продольных стенок (100d) наибольшего размера (Н) транспортного канала (100) прямоугольного сечения.
12. Устройство по п. 1, содержащее второй источник (40) электромагнитного излучения, выполненный с возможностью испускать возбуждающее электромагнитное излучение, позволяющее возбуждать флуоресцентное излучение эукариотных клеток (SP), циркулирующих в указанном транспортном канале (100), и по меньшей мере один фотодетектор (50), позволяющий обнаруживать флуоресценцию, испускаемую указанными эукариотными клетками (SP).
13. Устройство по п. 12, в котором электронные средства (7) управления выполнены с возможностью обработки электрического сигнала (50а) обнаружения, выдаваемого указанным фотодетектором (50), и управления первым источником (60) электромагнитного излучения для избирательного изменения эукариотных клеток (SP) на основе указанного сигнала (50а) обнаружения.
14. Устройство по п. 12, содержащее сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции, выходящий в указанный транспортный канал (100) выше первого сквозного прохода (104) по потоку, причем второй источник (40) электромагнитного излучения соединен с первым концом возбуждающего флуоресценцию оптического волокна (41), при этом другой излучающий конец (41b) указанного возбуждающего флуоресценцию оптического волокна (41) вставлен в указанный сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции, не выдаваясь в транспортный канал (100).
15. Устройство по п. 14, в котором дистальная излучающая часть (41а) возбуждающего флуоресценцию оптического волокна (41) введена в указанный сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции и упирается в заплечик (102а).
16. Устройство по любому из пп. 12-15, содержащее сквозной проход (103) для обнаружения флуоресценции, выходящий в указанный транспортный канал (100) выше первого сквозного прохода (104) по потоку, причем один конец (41b) обнаруживающего флуоресценцию оптического волокна (51) введен в указанный сквозной проход (103), не выступая в транспортный канал (100), при этом другой излучающий конец (51b) указанного обнаруживающего флуоресценцию оптического волокна (51) соединен с фотодетектором (50).
17. Устройство по п. 16, в котором обнаруживающее флуоресценцию оптическое волокно (51) является оптическим волокном с широким сердечником.
18. Устройство по п. 16, в котором дистальная часть обнаруживающего флуоресценцию оптического волокна (51) введена в указанный сквозной проход (103) для обнаружения флуоресценции и упирается в заплечик (103а).
19. Устройство по п. 16, содержащее сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции, выходящий в указанный транспортный канал (100) выше первого сквозного прохода (104) по потоку, причем второй источник (40) электромагнитного излучения соединен с первым концом возбуждающего флуоресценцию оптического волокна (41), при этом другой излучающий конец (41b) указанного возбуждающего флуоресценцию оптического волокна (41) вставлен в указанный сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции, не выдаваясь в транспортный канал (100), причем транспортный канал ограничен по меньшей мере донной стенкой (100с) и двумя противоположными друг другу продольными стенками (100d), расположенными поперечно и предпочтительно перпендикулярно к донной стенке (100с), причем сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции выполнен через донную стенку (100с) транспортного канала (100), а сквозной проход (103) для обнаружения флуоресценции выполнен через одну из продольных стенок (100d) транспортного канала (100).
20. Устройство по п. 16, содержащее сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции, выходящий в указанный транспортный канал (100) выше первого сквозного прохода (104) по потоку, причем второй источник (40) электромагнитного излучения соединен с первым концом возбуждающего флуоресценцию оптического волокна (41), при этом другой излучающий конец (41b) указанного возбуждающего флуоресценцию оптического волокна (41) вставлен в указанный сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции, не выдаваясь в транспортный канал (100), причем транспортный канал ограничен по меньшей мере одной донной стенкой (100с) и двумя противоположными друг другу продольными стенками (100d), расположенными поперечно и предпочтительно перпендикулярно к донной стенке (100с), причем сквозной проход (103) для обнаружения флуоресценции выполнен через донную стенку (100с) транспортного канала (100), а сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции выполнен через одну из продольных стенок (100d) транспортного канала (100).
21. Устройство по п. 16, содержащее сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции, выходящий в указанный транспортный канал (100) выше первого сквозного прохода (104) по потоку, причем второй источник (40) электромагнитного излучения соединен с первым концом возбуждающего флуоресценцию оптического волокна (41), при этом другой излучающий конец (41b) указанного возбуждающего флуоресценцию оптического волокна (41) вставлен в указанный сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции, не выдаваясь в транспортный канал (100), причем транспортный канал ограничен по меньшей мере одной донной стенкой (100с) и двумя противоположными друг другу продольными стенками (100d), расположенными поперечно и предпочтительно перпендикулярно к донной стенке (100с), причем сквозной проход (102) для возбуждения флуоресценции выполнен через одну из продольных стенок (100d) транспортного канала (100), а сквозной проход (103) для обнаружения флуоресценции выполнен через другую продольную стенку (100d) транспортного канала (100).
22. Устройство по п. 16, в котором расстояние (Е) между выходом (102b) в транспортный канал (100) сквозного прохода (102) для возбуждения флуоресценции и противоположной стенкой транспортного канала (100) меньше 1 мм, предпочтительно меньше 100 мкм.
23. Устройство по п. 16, в котором расстояние (Е) между выходом (103b) в транспортный канал (100) сквозного прохода (103) для обнаружения флуоресценции и противоположной стенкой транспортного канала (100) меньше 1 мм, предпочтительно меньше 100 мкм.
24. Устройство по п. 1, в котором расстояние (Е) между выходом (104b) в транспортный канал (100) первого сквозного прохода (104) и противоположной стенкой транспортного канала (100) меньше 1 мм, предпочтительно меньше 100 мкм и еще более предпочтительно меньше 50 мкм.
25. Устройство по п. 1, содержащее средства (2), позволяющие вводить в указанный транспортный канал (100) раствор (S), содержащий эукариотные клетки (SP), предпочтительно эукариотные клетки (SP), маркированные с применением по меньшей мере одного флуорохрома.
26. Устройство по п. 25, содержащее средства (3; 101) гидродинамического фокусирования, позволяющие вводить в транспортный канал (100) жидкость (L), чтобы увлечь эукариотные клетки (SP) в транспортный канал (100), расположив их по существу в плоскости (Р) гидродинамического фокусирования или по существу вдоль оси гидродинамического фокусирования и друг за другом с промежутками между ними.
27. Устройство по любому из пп. 3-6, содержащее средства (2), позволяющие вводить в указанный транспортный канал (100) раствор (S), содержащий эукариотные клетки (SP), предпочтительно эукариотные клетки (SP), маркированные с применением по меньшей мере одного флуорохрома, причем устройство также содержит средства (3; 101) гидродинамического фокусирования, позволяющие вводить в транспортный канал (100) жидкость (L), чтобы увлечь эукариотные клетки (SP) в транспортный канал (100), расположив их по существу в плоскости (Р) гидродинамического фокусирования или по существу вдоль оси гидродинамического фокусирования и друг за другом с промежутками между ними, при этом указанные оптические фокусирующие средства позволяют сфокусировать изменяющее электромагнитное излучение (R) по существу в указанной плоскости (Р) гидродинамического фокусирования эукариотных клеток (SP) или по существу на оси гидродинамического фокусирования эукариотных клеток (SP).
28. Устройство по п. 1, в котором транспортный канал (100) частично ограничен канавкой, выгравированной на одной (10а) из сторон твердой подложки (10), и в частности, на подложке из кремния.
29. Устройство по п. 28, в котором первый сквозной проход (104), а при необходимости, каждый из сквозного прохода (102) для возбуждения флуоресценции и/или сквозного прохода (103) для обнаружения флуоресценции частично ограничен канавкой, выгравированной на той же стороне (10а) подложки, что и транспортный канал (100).
30. Устройство по п. 1, в котором средняя мощность источника (60) электромагнитного излучения, изменяющего эукариотные клетки (SP), ниже 10 Вт, предпочтительно ниже 1 Вт.
31. Применение устройства по любому из пп. 1-30 для автоматической селекции in vitro эукариотных клеток, в частности, сперматозоидов, более конкретно, сперматозоидов животных.
32. Способ селекции in vitro эукариотных клеток (SP), которые могут включать в себя клетки разных типов, что позволяет отнести их по меньшей мере к двум различным категориям, с применением устройства для селекции по любому из пп. 1-30, включающий в себя этапы, на которых в транспортный канал (100) устройства для селекции вводят раствор (S), содержащий подлежащие сортировке эукариотные клетки (SP), осуществляют циркуляцию указанных эукариотных клеток (SP) друг за другом в транспортном канале (100), автоматически определяют тип каждой циркулирующей в транспортном канале (100) эукариотной клетки и избирательно облучают изменяющим электромагнитным излучением (R) эукариотные клетки (SP), для которых определено, что они принадлежат к одному и тому же предварительно заданному типу, с тем, чтобы изменить их в достаточной степени так, чтобы сделать нежизнеспособными, при этом другие эукариотные клетки не изменяют посредством изменяющего электромагнитного излучения (R).
33. Способ по п. 32, в ходе которого эукариотные клетки фокусируют гидродинамическим способом в транспортном канале таким образом, чтобы расположить их одна за другой на одной линии по существу в плоскости (Р) гидродинамического фокусирования или по существу вдоль оси гидродинамического фокусирования, причем расстояние (D3) между выходом (104b) в транспортный канал (100) первого сквозного прохода (104) и плоскостью (Р) гидродинамического фокусирования или осью гидродинамического фокусирования эукариотных клеток (SP) в транспортном канале (100) составляет меньше 1 мм, предпочтительно меньше 100 мкм и более предпочтительно меньше 50 мкм.
34. Способ по п. 32 или 33, осуществляемый с применением устройства для селекции по п. 14 или 15, в ходе которого эукариотные клетки фокусируют гидродинамическим способом в транспортном канале таким образом, чтобы расположить их одна за другой на одной линии по существу в плоскости (Р) гидродинамического фокусирования или по существу вдоль оси гидродинамического фокусирования, при этом расстояние (D1) между выходом (102b) в транспортный канал (100) сквозного прохода (102) для возбуждения флуоресценции и указанной плоскостью (Р) гидродинамического фокусирования или указанной осью гидродинамического фокусирования эукариотных клеток (SP) в транспортном канале (100) составляет меньше 1 мм, более предпочтительно меньше 100 мкм и еще более предпочтительно меньше 50 мкм.
35. Способ по любому из пп. 32-33, осуществляемый с применением устройства для селекции по любому из пп. 16-18, в ходе которого эукариотные клетки фокусируют гидродинамическим способом в транспортном канале таким образом, чтобы расположить их одна за другой на одной линии по существу в плоскости (Р) гидродинамического фокусирования или по существу вдоль оси гидродинамического фокусирования, причем расстояние между выходом (103b) в транспортный канал (100) сквозного прохода (103) для обнаружения флуоресценции и плоскостью (Р) гидродинамического фокусирования или осью гидродинамического фокусирования эукариотных клеток (SP) в транспортном канале (100) составляет меньше 1 мм, более предпочтительно меньше 100 мкм и еще более предпочтительно меньше 50 мкм.
36. Способ по любому из пп. 32-33, в котором эукариотные клетки являются сперматозоидами (SP), в частности сперматозоидами животных, которые могут иметь разные хромосомы.
37. Сексированное семя, полученное путем применения способа по п. 36.