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DE07020151T1 - Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme von Tierzellenkolonien - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme von Tierzellenkolonien Download PDF

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DE07020151T1
DE07020151T1 DE07020151T DE07020151T DE07020151T1 DE 07020151 T1 DE07020151 T1 DE 07020151T1 DE 07020151 T DE07020151 T DE 07020151T DE 07020151 T DE07020151 T DE 07020151T DE 07020151 T1 DE07020151 T1 DE 07020151T1
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animal cell
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hollow needle
colonies
stem cells
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DE07020151T
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English (en)
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Stephen Christchurch Richmond
Christopher Barton-on-Sea Mann
Andrew Wimbourne Board
Yonggang New Milton Jiang
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Molecular Devices New Milton Ltd
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Genetix Ltd
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Abstract

Verfahren zum Auswählen einer oder mehrerer Stammzellen unter Verwendung einer Vorrichtung, die Bilderkennung (40) und Bildverarbeitung (90) umfasst, wobei das Verfahren aufweist:
a) Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl unterschiedlicher Stammzellen (74), die in einem Medium gehalten werden, enthält, auf der Vorrichtung,
b) Bestimmen des Festlegungsgrads der Stammzellen in der Probe anhand der Unterschiede bezüglich Größe, Form und/oder Replikationsrate der Zellen unter Verwendung der Bilderkennung und Bildverarbeitung und
c) Auswählen einer oder mehrerer der Stammzellen anhand deren Festlegungsgrad.

Claims (33)

  1. Verfahren zum Auswählen einer oder mehrerer Stammzellen unter Verwendung einer Vorrichtung, die Bilderkennung (40) und Bildverarbeitung (90) umfasst, wobei das Verfahren aufweist: a) Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl unterschiedlicher Stammzellen (74), die in einem Medium gehalten werden, enthält, auf der Vorrichtung, b) Bestimmen des Festlegungsgrads der Stammzellen in der Probe anhand der Unterschiede bezüglich Größe, Form und/oder Replikationsrate der Zellen unter Verwendung der Bilderkennung und Bildverarbeitung und c) Auswählen einer oder mehrerer der Stammzellen anhand deren Festlegungsgrad.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren aufweist: d) Bereitstellen eines Aufnahmekopfs (18), der mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, wobei der Aufnahmekopf unter Verwendung von Positionierungsmotoren (20, 22, 24) über die Vorrichtung bewegbar ist, e) Ausrichten des Aufnahmekopfs auf den Probenbehälter, f) Aufnehmen einer der ausgewählten Stammzellen durch Ausrichten einer der mindestens einen hohlen Nadel darauf, Einführen eines distalen Endes der hohlen Nadel in das Medium und Einsaugen der Stammzelle an dieser Stelle in die hohle Nadel, g) Anordnen eines Abgabebehälters (29) auf der Vorrichtung und h) Abgeben der aufgenommenen Stammzelle durch Ausrichten des Aufnahmekopfs auf den Abgabebehälter und Ausstoßen der aufgenommenen Stammzelle in den Abgabebehälter.
  3. Verfahren zum Auswählen von Tierzellkolonien mit einem durch RNAi induzierten veränderten Phänotyp unter Verwendung einer Bilderkennung (40) und Bildverarbeitung (90) umfassenden Vorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: a) Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl von RNAi (74) umfassenden Tierzellkolonien, die in einem Medium gehalten werden, enthält, auf der Vorrichtung, b) Ermitteln von Tierzellkoloniestellen in der Probe anhand deren veränderten Phänotyps unter Verwendung der Bilderkennung (40) und der Bildverarbeitung, c) Auswählen einer oder mehrerer der Tierzellkolonien anhand ihres veränderten Phänotyps.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, das folgende Schritte umfasst: d) Bereitstellen eines Aufnahmekopfs (18), der mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, wobei der Aufnahmekopf unter Verwendung von Positionierungsmotoren (20, 22, 24) über die Vorrichtung bewegbar ist, e) Ausrichten des Aufnahmekopfs auf den Probenbehälter f) Aufnehmen einer der ausgewählten Tierzellkolonien durch Ausrichten einer der mindestens einen hohlen Nadel auf eine der Tierzellkoloniestellen, Einführen eines distalen Endes der hohlen Nadel in das Medium und Einsaugen der Tierzellkolonie an dieser Stelle in die hohle Nadel, g) Anordnen eines Abgabebehälters (29) auf der Vorrichtung und h) Abgeben der aufgenommenen Tierzellkolonie durch Ausrichten des Aufnahmekopfs auf den Abgabebehälter und Ausstoßen der aufgenommenen Tierzellkolonie in den Abgabebehälter.
  5. Verfahren zum Auswählen transformierter Tierzellkolonien mit verändertem Phänotyp unter Verwendung einer Vorrichtung, die Bilderkennung (40) und Bildverarbeitung (90) umfasst, wobei das Verfahren aufweist: a) Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl von transformierten und nicht transformierten Tierzellkolonien (74), die in einem Medium gehalten werden, enthält, auf der Vorrichtung, b) Ermitteln transformierter Tierzellkoloniestellen in der Probe unter Verwendung der Bilderkennung (40) und der Bildverarbeitung (90) anhand der morphologischen Erscheinung der transformierten Zellen und c) Auswählen einer oder mehrerer der Tierzellkolonien anhand ihrer morphologischen Erscheinung.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das folgende Schritte umfasst: d) Bereitstellen eines Aufnahmekopfs (18), der mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, wobei der Aufnahmekopf unter Verwendung der Positionierungsmotoren (20, 22, 24) über die Vorrichtung bewegbar ist, e) Ausrichten des Aufnahmekopfs auf den Probenbehälter, f) Aufnehmen einer der ausgewählten Tierzellkolonien durch Ausrichten einer der mindestens einen hohlen Nadel auf eine der Tierzellkoloniestellen, Einführen eines distalen Endes der hohlen Nadel in das Medium und Einsaugen der Tierzellkolonie an dieser Stelle in die hohle Nadel, g) Anordnen eines Abgabebehälters (29) auf der Vorrichtung und h) Abgeben der aufgenommenen transformierten Tierzellkolonie durch Ausrichten des Aufnahmekopfs auf den Abgabebehälter und Ausstoßen der aufgenommenen transformierten Tierzellkolonie in den Abgabebehälter.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Tierzellkolonien ein interessierendes biologisches Molekül aufweisen oder exprimieren.
  8. Verfahren nach Anspruch 7 wobei das interessierende biologische Molekül aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Peptid, einem Polypeptid, einer Nukleinsäure oder einem glykosylierten oder unglykosylierten Protein besteht.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Protein ein biopharmazeutisches Protein ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Tierzellkolonien mit Viren oder Chemikalien transformiert sind.
  11. Verfahren zum Auswählen von Tierzellkolonien, die post-translational veränderte Proteine erzeugen unter Verwendung einer Vorrichtung, die Bilderkennung (40) umfasst, wobei das Verfahren aufweist: a) Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl von Tierzellkolonien, die in einem Medium gehalten werden und die post-translational veränderte Proteine (74) erzeugen, enthält, auf der Vorrichtung, b) Inkontaktbringen der Tierzellkolonien mit markiertem Lektin, c) Ermitteln von Tierzellkoloniestellen, die post-translational veränderte Proteine erzeugen, in der Probe unter Verwendung von Bilderkennung (40) und Bildverarbeitung (90) und d) Auswählen einer oder mehrerer der Tierzellkolonien anhand ihrer Produktion von post-translational veränderten Proteinen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das folgende Schritte umfasst: e) Bereitstellen eines Aufnahmekopfs (18), der mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, wobei der Aufnahmekopf unter Verwendung der Positionierungsmotoren (20, 22, 24) über der Vorrichtung bewegbar ist, f) Ausrichten des Aufnahmekopfs mit dem Probenbehälter, g) Aufnehmen einer der ausgewählten Tierzellkolonien durch Ausrichten einer der mindestens einen hohlen Nadel mit einer der Tierzellkoloniestellen, Einführen eines distalen Endes der hohlen Nadel in das Medium und Einsaugen der Tierzellkolonie an dieser Stelle in die hohle Nadel, h) Anordnen eines Abgabebehälters (29) auf der Vorrichtung und i) Abgeben der aufgenommenen Tierzellkolonie durch Ausrichten des Aufnahmekopfs mit dem Abgabebehälter und Ausstoßen der aufgenommenen Tierzellkolonie in den Abgabebehälter.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Tierzellkolonien ein interessierendes biologisches Molekül aufweisen oder exprimieren.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das interessierende biologische Molekül ein therapeutisches Protein ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das therapeutische Protein Erythroprotein oder ein Gewebe-Plasminogen-Aktivator ist.
  16. Verfahren zum Auswählen von Tierzellkolonien mit einem unsterblichen Phänotyp unter Verwendung einer Vorrichtung, die Bilderkennung (40) und Bildverarbeitung (90) umfasst, wobei das Verfahren aufweist: a) Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl von Tierzellkolonien (74), die in einem Medium gehalten werden, enthält, und auch eines Abgabebehälters (29) auf der Vorrichtung, b) Verwendung von Bilderkennung (40) und Bildverarbeitung (90) zum Ermitteln unsterblicher Tierzellkoloniestellen in der Probe anhand ihres unsterblichen Phänotyps und c) Auswählen einer oder mehrerer der Tierzellkolonien anhand ihres unsterblichen Phänotyps.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, das folgende Schritte umfasst: d) Bereitstellen eines Aufnahmekopfs (18), der mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, wobei der Aufnahmekopf unter Verwendung von Positionierungsmotoren (20, 22, 24) über der Vorrichtung bewegbar ist, e) Ausrichten des Aufnahmekopfs mit dem Probenbehälter, f) Aufnehmen einer der ausgewählten Tierzellkolonien durch Ausrichten einer der mindestens einen hohlen Nadel auf eine der unsterblichen Tierzellkoloniestellen, Einführen eines distalen Endes der hohlen Nadel in das Medium und Einsaugen der unsterblichen Tierzellkolonie an dieser Stelle in die hohle Nadel und g) Anordnen eines Abgabebehälters (29) auf der Vorrichtung und h) Abgeben der aufgenommenen unsterblichen Tierzellkolonie durch Ausrichten des Aufnahmekopfs auf den Abgabebehälter und Ausstoßen der aufgenommenen unsterblichen Tierzellkolonie in den Abgabebehälter.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4, 6 bis 10, 12 bis 15 und 17, wobei der Aufnahmeschritt das Wiederholen der Ausrichtungs- und Einsaugschritte für die mindestens eine hohle Nadel umfasst, um mehrere der Zellen oder Kolonien aufzunehmen.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4, 6 bis 10, 12 bis 15, 17 und 18, wobei die mindestens eine hohle Nadel eine Vielzahl von hohlen Nadeln aufweist.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4, 6 bis 10, 12 bis 15 und 17 bis 19, wobei der Abgabebehälter eine Reihe von Wells umfasst, die durch einen bestimmten Abstand getrennt sind, und wobei die hohlen Nadeln auch in dem bestimmten Abstand angeordnet sind, sodass der Schritt des Ausstoßens bei allen hohlen Nadeln gleichzeitig durchgeführt werden kann.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4, 6 bis 10, 12 bis 15 und 17 bis 20, wobei die Zelle(n) oder Kolonien an dem Probenbehälter haften und wobei nach dem Schritt des Einführens das distale Ende der Nadel relativ zu dem Probenbehälter hin- und herbewegt wird, um die Zelle oder Kolonie an dieser Stelle vor dem Durchführen des Einsaugschrittes abzulösen.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4, 6 bis 10, 12 bis 15 und 17 bis 21, wobei der Schritt des Einführens das Bewegen der hohlen Nadel zu einer Zellen- oder Kolonieaufnahmeposition umfasst, in der das distale Ende der hohlen Nadel in das Medium eingetaucht wird und von einer Basis des Probenbehälters in einem Abstand beabstandet ist, und wobei der Schritt des Einsaugens in der Zell- oder Kolonieaufnahmeposition durchgeführt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Abstand in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,4 mm liegt.
  24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Versatzdistanz in einem Bereich zwischen 0,25 mm und 1,0 mm liegt.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4, 6 bis 10, 12 bis 15 und 17 bis 24, das aufweist: (i) Verwendung der Bilderkennung, um ein Bild der Probe aufzunehmen, (ii) Durchführen einer Analyse des Bildes mit der Bildverarbeitung, um die aufzunehmenden Zellen oder Kolonien zu erfassen, wodurch eine Aufnahmeliste der Zielzellen oder -kolonien erstellt wird, und (iii) Anweisen der Vorrichtung, die Zielzellen oder -kolonien von der Aufnahmeliste zu sammeln, wobei die Zielzellen oder -kolonien durch wiederholtes Durchführen der Ausrichtungs-, Aufnahme- und Abgabeschritte aufgenommen werden.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4, 6–10, 12–15 und 17–25, wobei das Medium ein halbfestes oder flüssiges Medium ist.
  27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zelle(n) oder Kolonie(n) mit einem Kontrast erhöhenden Mittel eingefärbt sind, um die Bildverarbeitung zu unterstützen.
  28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zelle(n) oder Kolonie(n) mit einem Fluoreszenzmittel eingefärbt sind, um die Bildverarbeitung zu unterstützen.
  29. Verwendung einer Vorrichtung zum Bestimmen des Festlegungsgrads einer oder mehrerer Stammzelle(n), wobei die Vorrichtung aufweist: ein Vorrichtungsbett (10) zum Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl von Stammzellen (74) umfasst, die in einem Medium (72) gehalten werden, eine Kamera (40) zum Aufnehmen von Bildern der Stammzellen, einen Bildprozessor (90) zum Ermitteln der Stammzellenstellen aus aufgenommenen Bildern und einen Aufnahmekopf (18), der unter Verwendung von Positionierungsmotoren (20, 22, 24) relativ zu dem Vorrichtungsbett zu mit dem Bildprozessor ermittelten Stammzellenstellen bewegbar ist, wobei der Aufnahmekopf mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, die durch entsprechende Flüssigkeitsleitungen (28) mit einer Drucksteuerung (84) verbunden ist, die betreibbar ist, um Mengen des Mediums aus dem Probenbehälter in die mindestens eine hohle Nadel einzusaugen, um das Medium zurückzuhalten und es wenn erforderlich auszustoßen, wodurch ermöglicht wird, dass Stammzellen von dem Medium aufgenommen werden.
  30. Verwendung einer Vorrichtung für die automatisierte Aufnahme von Tierzellkolonien mit einem durch RNAi veränderten Phänotyp, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Vorrichtungsbett (10) zum Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl von Stammzellen (74) umfasst, die in einem Medium (72) gehalten werden, eine Kamera (40) zum Aufnehmen von Bildern von den Stammzellen, einen Bildprozessor (90) zum Ermitteln von Stammzellenstellen anhand der aufgenommenen Bilder und einen Aufnahmekopf (18), der unter Verwendung von Positionierungsmotoren (20, 22, 24) relativ zu dem Vorrichtungsbett zu mit dem Bildprozessor ermittelten Stammzellenstellen bewegbar ist, wobei der Aufnahmekopf mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, die durch entsprechende Flüssigkeitsleitungen (28) mit einer Drucksteuerung (84) verbunden ist, die betreibbar ist, um Mengen des Mediums aus dem Probenbehälter in die mindestens eine hohle Nadel einzusaugen, um das Medium zurückzuhalten und wenn erforderlich auszustoßen, wodurch ermöglicht wird, dass Stammzellen von dem Medium aufgenommen werden.
  31. Verwendung einer Vorrichtung für das automatisierte Aufnehmen von transformierten Tierzellkolonien, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Vorrichtungsbett (10) zum Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl von Stammzellen (74) aufweist, die in einem Medium (72) gehalten werden, eine Kamera (40) zum Aufnehmen von Bildern der Stammzellen, einen Bildprozessor (90) zum Ermitteln von Stammzellenstellen aus aufgenommenen Bildern und einen Aufnahmekopf (18), der unter Verwendung von Positionierungsmotoren (20, 22, 24) relativ zu dem Vorrichtungsbett zu mit dem Bildprozessor ermittelten Stammzellenstellen bewegbar ist, wobei der Aufnahmekopf mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, die durch entsprechende Flüssigkeitsleitungen (28) mit einer Drucksteuerung (84) verbunden ist, die betreibbar ist, um Mengen des Mediums aus dem Probenbehälter in die mindestens eine hohle Nadel einzusaugen, um das Medium zurückzuhalten und wenn erforderlich auszustoßen, wodurch ermöglicht wird, dass Stammzellen von dem Medium aufgenommen werden.
  32. Verwendung einer Vorrichtung zum Ermitteln von Tierzellkolonien, die post-translational veränderte Proteine erzeugen, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Vorrichtungsbett (10) zum Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl von Stammzellen (74) aufweist, die in einem Medium (72) gehalten werden, eine Kamera (40) zum Aufnehmen von Bildern der Stammzellen, einen Bildprozessor (90) zum Ermitteln von Stammzellenstellen von aufgenommenen Bildern und einen Aufnahmekopf (18), der unter Verwendung von Positionierungsmotoren (20, 22, 24) relativ zu dem Vorrichtungsbett zu mit dem Bildprozessor ermittelten Stammzellenstellen bewegbar ist, wobei der Aufnahmekopf mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, die durch entsprechende Flüssigkeitsleitungen (28) mit einer Drucksteuerung (84) verbunden sind, die betreibbar ist, um Mengen des Mediums aus dem Probenbehälter in die mindestens eine hohle Nadel einzusaugen, um das Medium zurückzuhalten und wenn erforderlich auszustoßen, wodurch ermöglicht wird, dass Stammzellen von dem Medium aufgenommen werden.
  33. Verwendung einer Vorrichtung zum Aufnehmen von Tierzellkolonien mit einem unsterblichen Phänotyp, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Vorrichtungsbett (10) zum Anordnen eines Probenbehälters (13), der eine Vielzahl von Stammzellen (74) aufweist, die in einem Medium (72) aufbewahrt werden, eine Kamera (40) zum Aufnehmen von Bildern der Stammzellen, einen Bildprozessor (90) zum Ermitteln von Stammzellenstellen von aufgenommenen Bildern und einen Aufnahmekopf (18), der unter Verwendung von Positionierungsmotoren (20, 22, 24) relativ zu dem Vorrichtungsbett zu mit dem Bildprozessor ermittelten Stammzellenstellen bewegbar ist, wobei der Aufnahmekopf mindestens eine hohle Nadel (26) aufweist, die durch entsprechende Flüssigkeitsleitungen (28) mit einer Drucksteuerung (84) verbunden sind, die betreibbar ist, um Mengen des Mediums aus dem Probenbehälter in die mindestens eine hohle Nadel einzusaugen, um das Medium zurückzuhalten und wenn erforderlich auszustoßen, wodurch ermöglicht wird, dass Stammzellen von dem Medium aufgenommen werden.
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