НАБОР И СПОСОБ СКРИНИНГА

1. Набор, содержащий:
наконечник (20);
микрофлюидное устройство (1), которое представляет собой систему открытых микролунок с возможностью перевертывания, которая включает упорядоченную последовательность открытых микролунок (2), по меньшей мере один микроканал (3), по меньшей мере один впускной порт (8) для реагентов и/или для одного или более биологических образцов и по меньшей мере один выпускной порт (10) для них, впускные и выпускные порты сообщаются по микропотоку текучей среды с одним или более микроканалами (3), микроканал (3) обладает площадью в сечении с размерами несколько микрометров и обеспечивает текучую среду в микролунки (2);
причем наконечник (20) обладает проксимальным участком (22), предназначенным для совместного использования с системой распределения текучей среды, и дистальным участком (21), проксимальный участок (22) в основном имеет трубчатую конструкцию, и дистальный участок (21) представляет собой открытый конус, причем контактное основание (25) дистального участка (21) обладает наружным диаметром размером d3, и верхнее основание (24) дистального участка (21) обладает наружным диаметром размером d4, высота дистального участка (21) наконечника (20), т.е. расстояние между верхним основанием (24) и концевым основанием (25) дистального участка (21) равно h2, угол полураствора усеченного конуса, сформированного дистальным участком (21), равен (90° - β), и высота проксимального участка (22) равна h3; впускная область (8) содержит вертикальный канал (18), который ведет по меньшей мере в один микроканал (3), верхнее отверстие вертикального канала (18) обладает диаметром d2, где d3<d2, вертикальный канал (18) является каналом предпочтительно сужающимся книзу с верхним основанием (9) и нижним основанием (12), нижнее основание (12) обладает диаметром размером d1, вертикальный канал (18) обладает высотой h1, и угол полураствора усеченного конуса, сформированный указанным коническим каналом, равен (90° - α1); наконечник (20) и вертикальный канал (18) обладают размером, позволяющим создавать совмещение поверхностей между ними.
2. Набор по п. 1, в котором углы β и α1 отличаются друг от друга максимум на 15°, предпочтительно на 10° или 8°, даже более предпочтительно отличаются на угол от 4° до 5°.
3. Набор по одному из пп. 1 или 2, в котором дистальный участок (21) наконечника (20) обладает диаметром в сечении размером d2 в точке (28), расположенной вдоль дистального участка на высоте h_x относительно контактного основания (25) дистального участка (21), высота h_x меньше расстояния между верхним основанием (9) вертикального канала (18) и впускной точкой в микроканале (3), причем указанное расстояние равно h1 в отсутствие какого-либо соединителя, где d3<d2<d4 и (90° - α1) < (90° - β) , предпочтительно α1 составляет от 80° до 90°, даже более предпочтительно он равен 90°.
4. Набор по одному из пп. 1 или 2, где d1<d3<d2 и (90° - α1) >(90° - β), и наконечник (20) введен в вертикальный канал (18), содержащийся во впускной области (8) на участок (27) длины h_x.
5. Набор по одному из пп. 1-4, в котором впускная область (8) дополнительно содержит расширяющийся участок (30), обладающий формой полого усеченного конуса высотой h4, и верхнее основание (33) и нижнее основание (9), которое совпадает с верхним основанием (9) вертикального канала (18), верхнее основание (33) имеет диаметр d5 больше диаметра d2 нижнего основания (9), причем угол полураствора усеченного конуса, образующий расширяющийся участок (30), равен (90° - α2), где (90° - α2) > (90° - β).
6. Набор по п. 5, в котором впускная область (8) дополнительно содержит над расширяющимся участком (30) область (40) хранения, которая содержит нижний участок (41) и необязательно верхний участок (42), причем необязательный верхний участок (42) обладает в основном трубчатой формой с верхним основанием (43) и нижним основанием (44) диаметром d6, и нижний участок (41) сужается книзу и обладает верхним основанием (44), которое совпадает с нижним основанием (44) необязательного верхнего участка (42), и нижним основанием (45) диаметром d5, область (40) хранения имеет высоту h5 и угол полураствора усеченного конуса, который образует нижний участок (41), равен (90° - α3), где α3 меньше или равен 90°, предпочтительно угол α3 равен 0°.
7. Набор по одному из пп. 1-4, в котором впускная область (8) дополнительно содержит участок (50) хранения, который содержит нижний участок (51) и необязательно верхний участок (52), причем необязательный верхний участок (52) обладает в основном трубчатой формой с верхним основанием (53) и нижним основанием (54) диаметром d6, и нижний участок (51) сужается книзу и имеет верхнее основание (54), которое совпадает с нижним основанием (54) необязательного верхнего участка (52), и нижнее основание (55) имеет диаметр d5, область (50) хранения обладает высотой h5, и угол полураствора усеченного конуса, который образует участок (50) хранения, составляет (90° - α3), где (90° - α3) > (90° - β).
8. Набор по одному из пп. 1-7, в котором впускная область (8) содержит по меньшей мере один соединитель (60) с верхним основанием (12), совпадающим с нижним основанием (12) вертикального канала (18).
9. Микрофлюидное устройство (1), которое представляет собой систему открытых микролунок с возможностью переворачивания, содержащую упорядоченную последовательность (2) открытых микролунок, по меньшей мере один микроканал (3), по меньшей мере один впускной порт (8) для реагентов и/или для одного или более биологических образцов и по меньшей мере один выпускной порт (10) для них же, впускной и выпускной порты сообщаются по микропотоку текучей среды с одним или более микроканалами (3), причем микроканал (3) обладает площадью в сечении с размерами на уровне нескольких микрон и подает текучую среду в микролунки (2).
10. Область (70) выпуска, содержащаяся в микрофлюидном устройстве (1) содержит: емкость (12) для выпуска, соединенную по потоку текучей среды с микрофлюидным устройством (1) посредством по меньшей мере одного канала (22) выпуска и одного выпускного порта (10).
11. Область (70) выпуска по п. 10, в которой микрофлюидное устройство (1) содержит по меньшей мере один микроканал (3), и канал (22) выпуска выходит по меньшей мере из одного микроканала (3) и представляет собой сифон.
12. Область (70) выпуска по п. 10 или 11, отличающаяся тем, что диаметр канала (22) выпуска такой, что сифон оказывает капиллярное воздействие на текучую среду, содержащуюся в микроканале (3).
13. Область (70) выпуска по одному из пп. 10-12, в которой канал (22) выпуска расположен на дне по меньшей мере одного микроканала (3), почти ортогонален ему и соединяет по меньшей мере один микроканал (3) с емкостью (12) для выпуска, расположенной ниже этого микроканала (3).
14. Область (70) выпуска по одному из пп. 10-12, в которой выпускной порт (10) расположен на дне по меньшей мере одного микроканала (3) и входит в первую емкость (12a) для выпуска, расположенную ниже этого микроканала (3), и из первой емкости (12a) для выпуска выходит канал (22) выгрузки, который входит в емкость (12) для выпуска.
15. Область (70) выпуска по одному из пп. 10-14, в которой канал (22) выпуска обладает площадью в сечении, размеры которой составляют несколько микрометров, указанные размера составляют от 100 мкм до 5 мм, предпочтительно между 500 мкм до 2 мм.
16. Способ загрузки/выпуска текучих сред из микрофлюидного устройства, способ включает:
a) обеспечение микрофлюидного устройства (1), содержащего впускную область (8) и область (70) выпуска по одному из пп. 10-15, причем в микрофлюидное устройство (1) загружена по меньшей мере одна текучая среда;
b) необязательно приложение давления по меньшей мере к одному впуску первой текучей среды в микрофлюидном устройстве (1);
c) в альтернативном варианте обеспечение области (70) выпуска, в которой канал (22) выпуска имеет такой диаметр, чтобы обеспечивать прохождение текучей среды из микрофлюидного устройства к каналу выпуска за счет капиллярности;
отличающийся тем, что объем V по меньшей мере одной первой текучей среды меньше или равен объему емкости (12) для выпуска, по меньшей мере одна текучая среда достигает емкости (12) для выпуска однонаправленным образом.
17. Способ загрузки/выпуска текучих сред по п. 16, способ дополнительно включает:
введение второй или другой текучей среды посредством впускной области (8) в микрофлюидное устройство (1), где первая, вторая и/или другая текучая среда независимо одинаковы или разные и выбраны из группы, включающей жидкости и газы;
необязательно вторая и/или другая текучая среда полностью заменяет в микроканале (3) или в микроканале (3) и в открытых микролунках (2) с возможностью переворачивания, когда они присутствуют в микрофлюидном устройстве (1), текучую среду, введенную ранее;
отличающийся тем, что первая, вторая и/или другая текучая среда не смешивается с другими.
18. Способ широкомасштабного высокоинформативного анализа биологических образцов, включающий следующее, необязательно в этом порядке:
a) обеспечение системы (1) открытых микролунок с возможностью переворачивания, которая содержит упорядоченную последовательность открытых микролунок (2), по меньшей мере один микроканал (3), по меньшей мере один впускной порт (8) для реагентов и/или для одного или более биологических образцов и по меньшей мере один выпускной порт (10) для них же, впускные и выпускные порты сообщаются по микропотоку текучей среды с одним или более микроканалами (3), микроканал (3) обладает площадью в сечении с размерами несколько микрометров и обеспечивает текучую среду в микролунки (2);
2
b) обеспечение автоматической системы управления для системы открытых микролунок с возможностью переворачивания, которая содержит следующие особенности: инкубатор с регулируемой температурой, влажностью и CO, систему распределения текучей среды, систему сбора данных фазово-контрастных и флуоресцентных изображений;
c) размещение системы (1) открытых микролунок с возможностью переворачивания в автоматической системе;
d) загрузку реагентов через один или более впускных портов (8), причем реагенты включают: заполняющий буферный раствор и/или промывочный раствор и/или один или более лекарственных препаратов и/или один или более красителей, и/или одно или более меченых антител и/или один или более маркеров жизнеспособности клеток;
e) загрузку одного или более биологических образцов через один или более впускных портов (8);
i) необязательно окрашивание клеток одним или более красителями и/или одним или более мечеными антителами и/или одним или более маркерами жизнеспособности клеток;
j) получение изображений от одной или более микролунок (2), где изображения обозначаемые сT0;
p) классификацию показанных клеток, классификация выполняется с морфологическими и/или функциональными параметрами, зарегистрированными по изображениям T0.
19. Способ высокоинформативного анализа по п. 18, в котором реагенты и по меньшей мере один биологический образец содержаться в емкостях (6) для реагентов и емкостях (7) для биологического образца, соответственно.
20. Способ высокоинформативного анализа по п. 19, в котором емкости для реагентов (6) и для биологического образца (7) встроены в систему (1) открытых микролунок с возможностью переворачивания, и реагенты и один или более биологических образцов заранее загружены в емкости (6) для реагентов и емкости (7) для биологических образцов, соответственно, до этапа c) введения, и один или более из этапов d) и e) загрузки реагентов и одного или более биологических образцов через один или более впускных портов (8) выполняется после этапа c) введения системы (1) открытых микролунок с возможностью переворачивания в автоматическую систему за счет автоматического забора реагентов из емкости (6) и биологического образца из емкости (7) и последующего расположения содержащихся в них клеток в одной или более микролунках (2).
21. Способ высокоинформативного анализа по п. 19, в котором емкости (6) для реагентов и (7) для биологического образца являются внешними по отношению к системе (1) открытых микролунок с возможностью переворачивания, и реагенты и один или более биологических образцов заранее загружены в емкости (6) и (7), и емкости (6) и (7) введены на этапе c) введения системы (1) открытых микролунок с возможностью переворачивания, и один или более из этапов d) и e) загрузки реагентов и одного или более биологических образцов через один или более впускных портов (8) выполняется после этапа c) введения системы (1) открытых микролунок с возможностью переворачивания в автоматическую систему, за счет автоматического забора реагентов из емкости (6) и биологического образца из емкости (7) и последующего расположения содержащихся в них клеток в одной или более микролунках (2).
22. Способ высокоинформативного анализа по одному из пп. 18-21, также включающий подготовку биологического образца перед его загрузкой в одну или более емкостей (7) для биологических образцов.
23. Способ высокоинформативного анализа по одному из пп. 18-22, также включающий, после введения системы открытых микролунок с возможностью переворачивания в автоматическую систему по этапу c):
f) заполнение по меньшей мере одного микроканала (3) заполняющим буферным раствором;
g) получение изображений от одной или более микролунок (2), либо по отдельности, либо подгруппами, причем изображения обозначены, как изображения исходного уровня;
и, на этапе классификации p), классификация выполняется с морфологическими и/или функциональными параметрами, зарегистрированными путем сравнения изображений T0 с изображениями исходного уровня.
24. Способ по одному из пп. 18-23, способ также включает:
k) распределение одного или более лекарственных препаратов через порты (8) в одну или более микролунок (2);
l) инкубирование.
25. Способ по одному из пп. 18-24, способ также включает после этапа l):
m) получение по меньшей мере двух изображений от одной или более микролунок (2) в различные моменты времени при инкубировании, причем изображения определены, как изображения в моменты времени T1, T2, Tn, где n – любое число, равное или больше 2, предпочтительно 1000 или 100, даже более предпочтительно 25, в предпочтительном варианте осуществления - 9;
n) необязательно между операциями получения изображений T1, T2, Tn, дополнительное окрашивание клеток одним или более красителями и/или одним или более мечеными антителами и/или одним или более маркерами жизнеспособности клеток;
o) необязательно между операциями получения изображений T1, T2, Tn, дополнительное распределение одного или более лекарственных препаратов в микролунку (2) или в одну или более подгрупп микролунок (2), по отдельности или в комбинации;
и классификация по этапу p) включает сравнение морфологических и/или функциональных параметров, зарегистрированных по изображениям T0, T1, Tn и необязательно исходного уровня T.
26. Способ по одному из пп. 18-25, способ также включает после классификации по этапу p):
q) анализ жизнеспособности клеток, анализ является специфическим для клеток, или выполняется на уровне скопления клеток, или с учетом популяции всех клеток, содержащихся в одной из микролунок (2).
27. Способ по п. 24, в котором на этапе k) один или более лекарственных препаратов размещены по меньшей мере в двух различных концентрациях, и при анализе жизнеспособности клеток по этапу q) получают кривую дозы/ответа, то есть, специфическую для клетки для одного или более испытуемых лекарственных препаратов.
28. Способ по одному из пп. 24-27, в котором клетки, которые выживают при воздействии одного или более лекарственных препаратов на этапе k), подвергаются повторному воздействию при другой терапии с одним или более лекарственными препаратами, причем один или более лекарственных препаратов являются теми же, что и уже использованные на этапе k) в другой концентрации, или отличаются от использованных на этапе k).
29. Способ по одному из пп. 18-28, в котором биологический образец содержит примерно 10-20 клеток.
30. Способ по одному из пп. 18-29, в котором биологический образец получают у животного и/или человека, больного раком, и указанный биологический образец содержит здоровые клетки и/или раковые клетки.
31. Способ по одному из пп. 18-30, в котором биологический образец загружен через впускные порты (8) или заранее загружен в емкости (7) по способу, посредством которого он был получен/извлечен.
32. Способ по одному из пп. 18-31, в котором биологическим образцом является кровь, и он загружен через впускные порты (8) или заранее загружен в емкости (7), сразу после его получения, причем кровь обрабатывается буферным раствором для лизиса при введении в микролунки (2).
33. Способ по одному из пп. 18-32, в котором в конце способа выжившие клетки собирают и используют для последующего анализа.
34. Способ по одному из пп. 18-33, включающий следующее в показанном порядке:
a) обеспечение системы (1) открытых микролунок с возможностью переворачивания, которая включает упорядоченную последовательность открытых микролунок (2), по меньшей мере один микроканал (3), по меньшей мере один впускной порт (8) для реагентов и/или один или более биологических образцов и по меньшей мере один выпускной порт (10) для них, впускные и выпускные порты сообщаются по микропотоку текучей среды с одним или более микроканалами (3), микроканал (3) обладает площадью в сечении с размерами несколько микрометров и подает текучую среду в микролунки (2);
2
b) обеспечение автоматической системы управления системой открытых микролунок с возможностью переворачивания, содержащей следующие особенности: инкубатор с регулируемой температурой, влажностью и CO, систему распределения текучей среды, систему получения фазово-контрастных и флуоресцентных изображений;
c) размещение системы (1) открытых микролунок с возможностью переворачивания в автоматической системе управления;
f) необязательно заполнение по меньшей мере одного микроканала (3) заполняющим буферным раствором;
g) необязательно получение изображений от одной или более микролунок (2), либо по отдельности, либо подгруппами, причем изображения определены, как изображения исходного уровня;
d) загрузку реагентов через один или более впускных портов (8), причем реагенты содержат: заполняющий буферный раствор и/или промывочный раствор и/или один или более лекарственных препаратов и/или один или более красителей, и/или один или более меченых антител и/или один или более маркеров жизнеспособности клеток, и реагенты содержаться в емкостях (6) для реагентов;
e) загрузку одного или более биологических образцов через один или более из впускных портов (8), причем один или более биологических образцов содержаться в емкостях (7) для биологических образцов;
i) необязательно окрашивание клеток одним или более красителей и/или одним или более меченых антител и/или одним или более маркеров жизнеспособности клеток;
j) получение изображений от одной или более микролунок (2), причем изображения обозначаемы с T0;
k) распределение одного или более лекарственных препаратов через порты (8) в одну или более микролунок (2);
l) инкубирование;
m) получение по меньшей мере двух изображений от одной или более микролунок (2) в разное время инкубации, причем изображения определяются, как изображения в моменты времени T1, T2, Tn, где n – любое число равное или больше 2, предпочтительно 1000 или 100, даже более предпочтительно 25, в предпочтительном варианте осуществления - 9;
n) необязательно между операциями получения изображений T1, T2, Tn, дополнительное окрашивание клеток одним или более красителями и/или одним или более мечеными антителами и/или одним или более маркерами жизнеспособности клеток;
o) необязательно между операциями получения изображений распределение одного или более лекарственных препаратов в микролунку (2) или в одну или более подгрупп микролунок (2), по отдельности или в комбинации;
p) классификацию показанных клеток, классификация выполнена с морфологическими и/или функциональными параметрами, зарегистрированными по изображениям T0, T1, Tn и необязательно исходного уровня T.
35. Микрофлюидное устройство по п. 9, содержащее также область (70) выпуска по п. 10.
36. Набор по одному из пп. 1-8, в котором микрофлюидное устройство (19) является микрофлюидным устройством по любому из пп. 9 или 35.
37. Способ загрузки/выпуска текучих сред, способ включает:
a) обеспечение набора по одному из пп. 1-8 или 36;
b) необязательно загрузку в наконечник (20) текучей среды;
c) позиционирование наконечника (20) над впускной областью (8) и его введение, пока он не достигнет положения соединения границы раздела между дистальной областью (21) наконечника (20) и вертикальным каналом (18) во впускной области (8);
d) выброс текучей среды, содержащейся в наконечнике (20) в микрофлюидное устройство (1) посредством впускной области (8) или, в альтернативном варианте, отсасывания наконечником текучей среды, уже содержащейся в микрофлюидном устройстве.
38. Способ по п. 37, в котором набор является набором по п. 36, и способ дополнительно включает, чтобы текучая среда, приводимая в движение приложенным давлением во впускной области (8) в микрофлюидном устройстве (1), достигала однонаправленным образом емкости (12) для выпуска, причем объем V текучей среды меньше или равен объему емкости (12) для выпуска.
39. Способ высокоинформативного анализа по одному из пп. 18-34, способ также включает:
обеспечение набора по одному из пп. 1-8 или 36;
необязательно загрузку текучей среды в наконечник (20);
позиционирование наконечника (20) над впускной областью (8) и его введение для достижения положения совмещение поверхностей между дистальной областью (21) наконечника (20) и вертикальным каналом (18) во впускной области (8);
выброс текучей среды, содержащейся в наконечнике (20), в микрофлюидное устройство (1) через впускную область (8) или, в альтернативном варианте, отсасывание этим же наконечником текучей среды, уже содержащейся в микрофлюидном устройстве.
40. Способ высокоинформативного анализа по п. 39, в котором набор является набором по п. 36, и способ дополнительно включает, чтобы текучая среда, проталкиваемая под давлением, приложенным к впускной области (8) в микрофлюидное устройство (1), однонаправленно достигала емкости (12) для выпуска, причем объем V текучей среды меньше или равен объему емкости (12) для выпуска.