DE69029807T2 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung des reaktionsmusters von zellen/zellaggregaten während der perfusion durch ein testmedium - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur untersuchung des reaktionsmusters von zellen/zellaggregaten während der perfusion durch ein testmedium

Info

Publication number
DE69029807T2
DE69029807T2 DE69029807T DE69029807T DE69029807T2 DE 69029807 T2 DE69029807 T2 DE 69029807T2 DE 69029807 T DE69029807 T DE 69029807T DE 69029807 T DE69029807 T DE 69029807T DE 69029807 T2 DE69029807 T2 DE 69029807T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
space
medium
chamber
cell
cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69029807T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69029807D1 (de
Inventor
Gunnar Engstroem
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Application granted granted Critical
Publication of DE69029807D1 publication Critical patent/DE69029807D1/de
Publication of DE69029807T2 publication Critical patent/DE69029807T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/10—Perfusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5011—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing antineoplastic activity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00—Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/52—Predicting or monitoring the response to treatment, e.g. for selection of therapy based on assay results in personalised medicine; Prognosis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur mikroskopischen Untersuchung des Reaktionsmusters von Zellen/Zellaggregaten, zum Beispiel Krebszellen, mit einer hohen Zeitauflösung während der laufenden Durchströmung (Medium, das durch die Zellen fließt) mit mindestens einem Testmedium im flüssigen Zustand, das zum Beispiel cytotoxische Wirkstoffe enthält. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden kann.
  • Heutzutage werden Krebspatienten üblicherweise je nach spezieller Behandlungsstrategie mit cytotoxischen Wirkstoffen bzw. Arzneimitteln behandelt. Diese Strategien entsprechen, was das therapeuthische Spektrum des Arzneimittels oder der Kombination von Arzneimitteln angeht, dem herkömmlichen Wissensstand. In Abhängigkeit von dem Krebswachstum kann die Dosis und der Typ der Arzneimittel modifiziert werden, üblicherweise jedoch mit einer für den Patienten beträchtlichen Zeitverzögerung.
  • BP, A1, 171 896 beschreibt eine Vorrichtung für cytotoxische Bestimmungen. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse, in das die Zellen eingeführt und dort gezüchtet werden können, eine Einrichtung zum Einführen des zu untersuchenden Mittels, eine Einrichtung zum Einführen einer eine Fluoreszenz hervorufenden Verbindung in das Gehäuse und eine Einrichtung zum Messen der Fluoreszenz. Die Vorrichtung besitzt ein Einkammergehäuse.
  • Die Erfindung beabsichtigt ein neues, effizientes Analyseverfahren der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen und ist durch die Kombination der nachstehenden Schritte gekennzeichnet:
  • - in einer Perfusionskammer werden die Zellen/Zellaggregate in einen kleinen Raum eingeführt, der durch eine Platte (slide) von einem weiteren, größeren Raum in der Kammer getrennt ist, der als Vorratsspeicher für das Perfusionsmedium dient;
  • - die Zellen/Zellaggregate werden mit einem durch ein Saugmittel bzw. eine Saugeinrichtung in den größeren Raum eingeführten Kontrollmedium zur gleichen Zeit durchströmt, wie das normale Motilitäts- und Reaktionsmuster der Zellen/Zellaggregate im Kontrollmedium mittels Mikroskopie untersucht und photometrisch, photographisch und/oder videomäßig aufgezeichnet wird;
  • - die Saugeinrichtung wird abgestellt und das Kontrollmedium zur gleichen Zeit aus dem größeren Raum der Kammer abgelassen, wonach dem Raum das Testmedium zugefügt wird;
  • - die Saugeinrichtung wird angestellt, wobei das Kontrollmedium im kleinen Raum aus diesem Raum herausgesaugt und
  • - zur Reaktion mit den Zellen/Zellaggregaten - gleichzeitig eine gerade Grenzfläche aus Testmedium ohne Vermischung mit dem Kontrollmedium in den kleinen Raum hineingesaugt wird;
  • - während der darauffolgenden Perfusion der Zellen/Zell aggregate ist es möglich, das Motilitäts- und Reaktionsmuster der Zellen/Zellaggregate im Testmedium mikroskopisch, schnell und mit einer hohen Zeitauflösung zu untersuchen und photometrisch/photographisch/videomäßig aufzuzeichnen;
  • - die photometrischen, photographischen und/oder videomäßigen Aufzeichnungen werden mit einer rechnerunterstützten Bildverarbeitungseinrichtung untersucht, wodurch Informationen über Zellgestalt, Zellgröße, Zellmotilität, Zelltod und Zellfluoreszenz erhalten werden.
  • Dadurch wird es dem Hospitalpersonal ermöglicht, das Ansprechverhalten der individuellen Krebszellen auf verschiedene cytotoxische Wirkstoffe außerhalb des Körpers des Patienten rasch zu ermitteln. Ferner ist es möglich, die optimale Konzentration der cytotoxischen Wirkstoffe, bereits zur Zeit des Ausbruchs der Krebserkrankung, für die Behandlung des Patienten zu finden. Das rasche Auffinden der optimalen Behandlung kann für das Überleben des Patienten von entscheidender Bedeutung sein. Um sicher ein abnormales Motilitäts- und Reaktionsmuster der Zellen/Zellaggregate während der Perfusion mit einem Testmedium ermitteln zu können, sollte diese Perfusion auf eine entsprechende Perfusion mit einem Kontrollmedium folgen. So gestattet das Verfahren die Untersuchung der Zellen/Zellaggregate mittels einer hohen Zeitauflösung, da die gerade Grenzfläche des Testmediums das Kontrollmedium fortwäscht. Die Aufgabbe der Erfindung ist in den Ansprüchen definiert.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden kann, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben: wobei Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt, Fig. 2 einen Längschnitt entlang der Linie II-II des Hauptteils der Vorrichtung, eine Perfusionskammer zusammen mit einem Mikroskopobjektiv zeigt, und Fig. 3 eine bevorzugte Einrichtung zur Strömungsdämpfung zeigt.
  • Es wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Sie zeigt die neue Vorrichtung, die als Hauptteil eine Perfusionskammer umfaßt. Sie umfaßt einen Rahmen 2, der im wesentlichen von rechteckiger Gestalt und bevorzugt aus Kunststoffmaterial hergestellt ist, und ist so gestaltet, daß sie einen offenen Raum 3 einschließt, der im wesentlichen eine rechteckige Gestalt aufweist. Der Rahmen 2 umfaßt die beiden Längsseiten 4 und 5, die gemäß dieser Ausführungsform im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt (square cross section) und eine Breite aufweisen, die kleiner als die Breite der beiden kurzen Seiten 6 und 7 des Rahmens 2 ist, die gemäß dieser Ausführungsform im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt (square cross section) aufweisen und im wesentlichen Standardabmessungen für Mikroskopplatten (ungefähr 25 x 75 mm) besitzen. Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn die Breite der Rahmenteile 6 und 7 relativ groß ist, um Einlässe für das Medium in die Perfusionskammer und Auslässe für das Medium aus der Perfusionskammer zur Verfügung zu stellen, die durch den Rahmen 2 über die Einlaßkanäle 8,9 und einem Auslaßkanal 10 gebildet werden, die die Rahmenteile 6,7 von deren Oberseite zu deren Unterseite durchlaufen. Die Mündung der Kanäle 8 und 9 liegt im Grenzbereich zwischen dem Boden- bzw. unteren Bereich (bottom portion) des Teils 7 und dem Raum 3, wohingegen die Mündung des Kanals 10 im Grenzbereich zwischen dem Raum 3 und dem unteren Bereich des Teils 6 liegt.
  • Der Rahmen 2 soll an einer transparenten Bodenplatte 11 aus Glas oder Kunststoffmaterial angeordnet sein, wobei letztere auf einem Mikroskoptisch 12 angeordnet sein soll. Der Kammerrahmen 2 ist bevorzugt an die Bodenplatte 11 geklebt. Der Mikroskoptisch 12 weist eine Öffnung 13 auf, in der ein Mikroskopobjektiv 14 unter der Bodenplatte 11 (verkehrtes bzw. auf dem Kopf stehendes Mikroskop) oder oberhalb der Kammer 1 (herkömmliches Mikroskop) angeordnet sein soll. Der vordere Teil des Rahmens 2 soll in Bezug auf die Fließrichtung oberhalb der Öffnung 13 angeordnet sein. Das heißt, daß die vordere Hälfte des Raums 3 auf einer Linie mit dem Mikroskopobjektiv 14 liegt. Eine transparente dünne Abdeckung 15 aus Glas oder Kunststoff, die aus zwei Stücken mit einem kreisförmigen Ausschnitt für das Objektiv 14 gefertigt werden kann, wenn das Mikroskopobjektiv in die Kammer 1 hinunterreichen soll (gemeint ist ein herkömmliches Mikroskop), wird auf die Oberseite des Rahmens 2 aufgebracht. Dadurch wird eine Verdampfung aus der Kammer vermieden und die Kammer 1 ist abgeschlossen und kann ein Medium enthalten.
  • Genau über der Öffnung des Kanals 10 in dem Rahmenteil 6 ist in dem Raum 3 eine dünne transparente Platte 16, die sich in Bezug auf die beabsichtigte Fließrichtung rückwärts erstrecken soll, in einem geringen Abstand von und im wesentlichen parallel zur Ebene der Unterseite des Rahmens 2 angeordnet. Ein äußerst kleiner Raum 17 ist darin ausgebildet, in dem Zellen/Zellaggregate, zum Beispiel Krebszellen, eingebracht werden können. Dieser Raum 17 weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Volumen von ungefähr 60 µl auf. Es ist natürlich möglich dieses Volumen durch eine Vergrößerung des Abstands zwischen der Unterseite des Rahmens 2 und der Platte 16 zu vergrößern. Der größere Raum 3 außerhalb des kleinen Raums 17 der Kammer 1 dient als ein Mediumvorratsspeicher, und er dient ebenfalls dazu, die Temperatur in der Kammer 1 und insbesondere in dem kleinen Raum 17 zu stabilisieren. Das Medium in der Kammer 1 soll den größten Teil der durch das Mikroskoplicht erzeugten Wärme aufnehmen. Die Vorrichtung schließt eine Thermistorsonde 18 ein, die die Temperatur in der Kammer 1 feststellt. Im Falle langandauernder Perfusionsexperimente mit einem unzureichenden Mediumvorratsspeicher der Kammer kann der Kammer 1 über die Einlaßkanäle 8,9, die mit den äußeren Vorratsspeichern 19, 20 verbunden sind, zusätzliches Medium zugeführt werden. So ist der äußere Vorratsspeicher 19 mit der Kammer 1 mittels eines Ventils 21 und des Einlaßkanals 9 verbunden, wohingegen der äußere Vorratsspeicher 20 mit der Kammer 1 durch ein weiteres Ventil 22 und dem Einlaßkanal 8 verbunden ist. Eine Spritze ist mit jedem der beiden Ventile 21 und 22 verbunden, wobei die Funktion der Spritze darin besteht; das System auf einfachere Weise mit Medium zu füllen und nach der experimentellen Verwendung die Kammer und Rohrleitungen zu reinigen. Die Rohrleitungen 25 und 26, die sich zwischen den Vorratsspeichern 19, 20 und der Kammer 1 befinden, können wie in Fig. 1 gezeigt mit einer Wärmeaustauscheinrichtung 27 ausgestattet sein, durch die das zu der Kammer strömende Medium auf eine geeignete Temperatur abgekühlt oder erwärmt werden kann.
  • Die Wärmeaustauscheinrichtung 27 kann entweder einen getrennten Wärmespeicher umfassen, der auf dem Mikroskoptisch 12 angeordnet ist, und durch den die Rohrleitungen 25, 26 durchgeführt werden, oder den Mikroskoptisch 12 als solchen, der in Kontakt mit der Rohrleitung 25, 26 steht, und der als Heizeinrichtung dient. Die Rohrleitung 25, 26 kann zur Isolierung durch eine Röhre mit größerem Durchmesser geführt werden.
  • Eine Nadel 28, die mit einer Spritze 29 verbunden ist, wird in den Raum 17 eingeführt, wodurch die Zellen/Zellaggregate in den Raum 17 injiziert werden können.
  • Die Kammer 1, die als Speicher für das Medium dient, kann mittels einer oder mehrerer Nadeln und/oder Ablaßkanäle 30, die in die Kammer 1 eingeführt sind/darin münden, und die mit einer Vakuumquelle verbunden sind, zum Beispiel einer Spritze 31, entleert werden.
  • In Bezug auf die Fließrichtung des Mediums ist hinter der Kammer 1 eine Saugeinrichtung 32 angeordnet. Das Medium in der Kammer 1 kann durch diese Saugvorrichtung veranlaßt werden die Zellen/Zellaggregate in dem Raum 17 und ferner den Auslaßkanal 10, die Rohrleitung 33 und die Saugeinrichtung 32 zu einem Abfallstoff 34 hin zu durchströmen.
  • Zwischen der Saugeinrichtung 32 und der Kammer 1 kann eine Einrichtung zur Strömungsdämpfung eingefügt sein, die dazu dient, Schwingungen von der Absaugeinrichtung 32 zu eliminieren. Solche Schwingungen könnten die Zellen in dem Raum 17 von dem Boden der Kammer 1 entfernen, da die Zellen durch einfache Adhäsion an die Glas/Kunststoffplatte 11 befestigt sind. Die Zellen können ebenfalls durch ein Wachsen zu der Bodenplatte 11 der Kammer oder zu einer separaten Glasplatte, die in den Raum 17 eingeführt wird, gut befestigt werden, oder sie können mittels einer Mikropipette, die in den Raum 17 eingeführt wurde, festgehalten werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung zur Strömungsdämpfung ist in Fig. 3 gezeigt. Die Strömungsdämpfung schließt einen zylinderförmigen Behälter 36 ein, der von einem oberen Pfropfen 37 bedeckt wird, und der sowohl das flüssige Medium 38 als auch die Luft 39 enthalten soll. Die Luft soll als Dämpfungsmittel fungieren. Die Verbindung zwischen der Saugvorrichtung 32, über das Auslaßrohr 40, und der Flüssigkeit 38 in dem Behälter 36 erfolgt mittels eines vertikal einstellbaren Rohrs 41. Da das Rohr einstellbar ist, ist es möglich das Verhältnis von Luft zu Flüssigkeit in dem Behälter 36 und somit das Dämpfungsergebnis zu variieren.
  • Die Vorrichtung kann auch eine Spritze mit einem Ventil 42 einschließen, die zwischen der Strömungsdämpfung 35 und der Kammer 1 angeordnet ist. Dadurch kann der Raum 17 und der Vorratsspeicher 3 mit einem Medium gespült werden, das durch die Spritze 42 entnommen wird.
  • Wie früher beschrieben ist die Kammer 1 mit einer oberen Abdeckung 15 ausgestattet. Durch einfaches Entfernen der oberen Abdeckung 15 wird eine gute Zugänglichkeit zu bzw. ein guter Zugriff auf die schlitzförmige Öffnung zwischen dem Zellraum 17 und dem weiteren Raum 3 in der Kammer 1 ermöglicht. Somit können auf einfache Weise zwischen den Experimenten Zellen zugefügt und weggewaschen werden. Ferner können Mikropipetten in den Zellraum 17 für die Handhabung der Zellen während einer laufenden Durchströmung eingeführt werden. Diese Option eröffnet der neuen Erfindung eine weitere Anwendungsmöglichkeit.
  • Die Vorrichtung kann auch einen Luftkanal 43 einschließen, der durch den Rahmenteil 7 geht, und den Raum 3 der Kammer 1 mit der Atmosphäre verbinden soll. Der Luftkanal 43 ermöglicht es der Deckplatte 15 während des Experimentierens auf ihrer Position zu verbleiben, was bei der Verwendung gefährlicher cytotoxischer Wirkstoffe, die für das Personal schädlich sind, vorteilhaft sein kann.
  • Die Vorrichtung der Erfindung wird wie nachstehend verwendet:
  • Zellen, zum Beispiel Krebszellen, werden in den Raum 17 eingebracht, gefolgt von einer Perfusion mit einem Kontrollmedium, das zu der Kammer 1 gegeben wurde, zum Beispiel aus dem ersten Vorratsspeicher 19, die eine geeignete Zeitdauer umfaßt, zum Beispiel 15 Minuten. Während der Kontrollperfusion wird das Motilitäts- und Reaktionsmuster der Zellen/Zellaggregate untersucht. Die Zellen werden gleichzeitig photometrisch, photographisch und/oder videomäßig aufgezeichnet und mit einer rechnergesteuerten Bildverarbeitungseinrichtung analysiert. Dadurch können Zellgestalt, Zellgröße, Zellmotilität, Zellfluoreszenz und/oder Zellveränderungen anderer Art wirkungsvoll untersucht werden. Das Medium wird dann mittels der Spritze 31 aus der Kammer 1 entnommen, wonach die Verbindung zwischen der Kammer 1 und dem zweiten Vorratsspeicher 20 geöffnet wird, der ein Testmedium enthält, das zum Beispiel cytotoxische Wirkstoffe im flüssigen Zustand enthält. Die Kammer 1 wird dadurch mit dem Testmedium gefüllt. Das Medium, das die Zellen in dem Raum 17 umgibt, wird während der Entfernung des ersten Mediums aus der Kammer nicht beeinflußt, da die Saugvorrichtung 32 während des Austausches des Mediums nicht betrieben wird. Die für den Mediumaustauschprozeß benötigte Zeit beträgt üblicherweise 5 bis 10 Sekunden.
  • Wenn die Saugeinrichtung 32 erneut in Betrieb genommen wird, findet in dem Zellraum 17 aufgrund seines kleinen Volumens, und weil sich eine dichte bis gerade Grenzfläche aus dem Testmedium auf die Zellen zubewegt und das in dem Raum 17 befindliche Kontrollmedium wegschiebt, ein Austausch mit dem anderen Medium statt. Somit werden die Zellen erneut durchströmt, aber dieses Mal mit dem Testmedium, das einen cytotoxischen Wirkstoff enthält, und gleichzeitig können Veränderungen der Krebszellen, die aufgrund der Einwirkung des cytotoxischen Wirkstoffs erfolgen, mikroskopisch untersucht und photometrisch, photographisch und/oder videomäßig aufgezeichnet werden. Eine hohe Zeitauflösung (Sekunden) wird dabei für die Untersuchung akuter, schneller Veränderungen der Zellen als Antwort auf die Testverbindungen ermöglicht.
  • Es ist natürlich möglich, die Vorrichtung innerhalb des Geltungsbereichs der Ansprüche zu modifizieren. Zum Beispiel kann der Kammerrahmen 2 aus rostfreiem Stahl anstelle von Kunststoff hergestellt sein. Ferner könnte die Kammer aus einem Stück bestehen anstelle des Befestigens des Rahmens 2 an eine Bodenplatte 11 und eine obere Abdeckung 15. Der Rahmen 2 kann auch aus zwei Stücken mit einem abnehmbaren Modul für das kurze Ende (short end module) gefertigt sein, der für die kurze Seite 7 in eine Position an dieser Stelle gepreßt wird und der mit Löchern für die Einlaßkanäle 8,9, die Thermistorsonde 18, den Ablaßkanal/Ablaßkanäle 30, den Luftkanal 43 und andere mögliche Kanäle ausgestattet ist. Dies deshalb, um das Auswechseln der Kammer, die für eine einmalige Verwendung gefertigt sein kann und nach der Verwendung beseitigt wird, zu erleichtern. Der Rahmen 2 kann auch mit einer mm-Skala 44 entlang der Längsachse des Rahmens 2, oberhalb und entlang der beiden Seiten des Zellraums 17 versehen sein, um den Standort der Zellen bei der Untersuchung in bezug auf die Öffnung zwischen dem Zellraum 17 und dem Mediumvorratsspeicher 3 zu ermitteln. Dieser Abstand beeinflußt die Dauer der Einwirkung des Testmediums auf die Zellen in bezug auf die Zeit, wenn die Saugvorrichtung 32 nach dem Austausch des Mediums in dem Vorratsspeicher 3 in Betrieb gesetzt wird. Für die Verwendung in einem herkömmlichen Mikroskop, bei dem das Objektiv 14 von oben anstatt gemäß Fig. 2 von unten kommt, kann die Kammer 1 auch für eine umgekehrte Verwendung auf dem Mikroskoptisch 12 konstruiert sein. In diesem Zusammenhang ist es erforderlich die Kanäle 8,9,10 und 43 zu modifizieren, damit sie in dem Rahmen 2 erreichbar sind, und die Platte 15 muß an dem Rahmen 2 angebracht sein, wohingegen die Platte 11 stattdessen abnehmbar ist. Das von der Kammer 1 eingeschlossene Volumen kann mittels eines speziellen Einsatzes, der bevorzugt aus rostfreiem Stahl gefertigt ist, variiert werden, um den Raum 3 einzufügen. In den Einsatz sind zur Verbindung mit den Kanälen 8,9 und eventuell mit dem Ablaßkanal 30 zwei Löcher gebohrt. Zusätzlich kann der Einsatz als Wärmespeicher dienen. Der Einsatz, einschließlich seiner Kanäle, kann auch so konstruiert sein, daß er es dem Kontroll- und dem Testmedium gestattet über den Eingang des Zellraums 17 verteilt zu sein. Die Vorrichtung kann mit oder ohne Einsatz auch so hergestellt sein, daß sie es dem Kontroll- bzw. dem Testmedium gestattet, durch eine zusätzliche Pumpe im Überschuß zu dem Strom, der mittels der Saugvorrichtung 32 in den Zellraum 17 eintritt, hinzugefügt zu werden. Das überschüßige Medium tritt über den Ablaßkanal 30 aus der Kammer 1 aus. Mittels dieses Verfahrens kann das Testmedium zu dem Eingang des Zellraums 17 strömen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, daß der Vorratsspeicher 3 der Kammer beim Austausch des Mediums abgelassen werden muß. Ferner kann die Öffnung der Kanäle 8, 9, 10, 43 und einer oder mehrerer Ablaßkanäle 30 konisch gefertigt sein, um für eine konische Düse für eine entsprechende Rohrleitung die passende Form aufzuweisen.

Claims (12)

1. Verfahren zur mikroskopischen Untersuchung des Reaktionsmusters von Zellen/Zellaggregaten, zum Beispiel Krebszellen, mit einer hohen Zeitauflösung während der laufenden Durchströmung mit mindestens einem Testmedium im flüssigen Zustand, das z.B. cytotoxische Wirkstoffe enthält, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Schritte:
- in einer Perfusionskammer (1) werden die Zellen/Zellaggregate in einen kleinen Raum (17) eingeführt, der durch eine Platte (16) von einem weiteren, grösseren Raum (3) in der Kammer (1) getrennt ist, wobei der Raum (3) als Vorratsspeicher für das Perfusionsmedium dient;
- die Zellen/Zellaggregate werden mit einem durch ein Saugmittel (32) in den grösseren Raum (3) eingeführten Kontrollmedium zur gleichen Zeit durchströmt, wie das normale Motilitäts- und Reaktionsmuster der Zellen/Zellaggregate im Kontrollmedium mittels Mikroskopie (14) untersucht und photometrisch, photographisch und/oder videomässig aufgezeichnet wird;
- das Saugmittel (32) wird abgestellt und zur gleichen Zeit das Kontrollmedium aus dem grösseren Raum (3) der Kammer abgelassen, wonach das Testmedium dem Raum (3) zugefügt wird;
- das Saugmittel (32) wird angestellt, wobei das Kontrollmedium im kleinen Raum (17) aus diesem Raum herausgesaugt und - zur Reaktion mit den Zellen/Zellaggregaten - gleichzeitig eine gerade Grenzfläche aus Testmedium ohne Vermischung mit dem Kontrollmedium in den kleinen Raum (17) hineingesaugt wird;
- während der darauffolgenden Perfusion der Zellen/Zellaggregate ist es möglich, das Motilitäts- und Reaktionsmuster der Zellen/Zellaggregate im Testmedium mikroskopisch, schnell und mit einer hohen Zeitauflösung zu untersuchen und photometrisch/photographisch/ videomässig aufzuzeichnen;
- die photometrische, photographische und/oder videomässige Aufzeichnung wird mit einem rechnerunterstützten Bildverarbeiter untersucht, wodurch man Informationen über Zellgestalt, Zellgrösse, Zellmotilität, Zelltod und Zellfluoreszenz erhält.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur mikroskopischen Untersuchung des Reaktionsmusters von Zellen/Zellaggregaten mit einer hohen Zeitauflösung, zum Beispiel des Reaktionsmusters von Krebszellen, während der laufenden Durchströmung mit verschiedenen Medien im flüssigen Zustand, die z.B. cytotoxische Wirkstoffe enthalten, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
- einer Kammer (1) mit einem ersten, grösseren Raum (3), der als Vorratsspeicher für das Medium dient, und einem zweiten, kleineren Raum (17) für die Zellen/ Zellaggregate, der von Medium durchströmt werden soll;
- einem Mikroskoptisch (12) ausgerüstet mit einer mindestens teilweise transparenten Platte (11), die als Bodenplatte (11) der Kammer (1) dienen soll, wobei der Teil der Kammer (1), der den zweiten Raum (17) enthält, über dem transparenten Teil der Platte (11) angeordnet werden soll, und einem Mikroskopobjektiv (14) zur Anordnung an einer Öffnung (13) des Tisches (12) unter der Platte (11) oder zur Anordnung über dem Raum (17);
- eines ersten Saugmittels (32), das in bezug auf die vorgesehene Fliessrichtung hinter der Kammer (1) angeordnet ist und über einen in der Kammer (1) befindlichen Auslasskanal (10) mit dem zweiten Raum (17) in Verbindung steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (1) mit mindestens einem, vorzugsweise jedoch zwei Mediumvorratsspeichern (19, 20) über Einlasskanäle (8, 9) und Ventile (21, 22) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (1) aus einem Rahmen (2) besteht, der mit seiner Unterseite mit der Platte (11) in Berührung stehen und auf seiner Oberseite durch eine Deckplatte (15) abgedeckt sein soll.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskopobjektiv (14) unter der Bodenplatte (11) oder in einer gegenüber dem Raum (17) ungefähr mittig angeordneten Öffnung in der Oberplatte (15) und über eine Millimeterskala (44) in einer bestimmbaren Position gegenüber der Öffnung des Raums (17) zum Mediumvorratsspeicher (3) angeordnet sein soll.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die in bezug auf die vorgesehene Fliessrichtung des Mediums vordere Hälfte der Kammer (1) mit dem Teil der Platte (11), unter/über dem das Mikroskopobjektiv (14) angeordnet sein soll, in Berührung stehen soll, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zellenraum (17) durch eine dünne Platte (16) gebildet ist, die in unteren Bereich der Kammer (1) in deren vorderer Hälfte im wesentlichen parallel zu der Bodenplatte (11) der Kammer (1) und in einem geringen Abstand von derselben angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Rahmen (2) aus vier Teilen besteht, wobei zwei (4, 5) längliche Teile in der vorgesehenen Fliessrichtung des Mediums und zwei (6, 7) Teile quer dazu angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen/Zellaggregate mittels einer Spritze (29) über eine durch den Rahmenteil (5) und in den Raum (17) reichende Nadel (28) in den zweiten Raum (17) der Kammer (1) eingeführt werden sollen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entleerung des ersten Raums der Kammer (1) ein zweites Saugmittel (31) vorgesehen ist, das mit dem Raum (3) über eine oder mehrere durch den Rahmenteil (4) und/oder den Rahmenteil (5, 6, 7) und in den Raum (3) reichende Nadeln und/oder Ablasskanäle (30) in Verbindung steht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der eine externe Vorratsspeicher (19) die Kammer (1) mit einem ersten Medium, zum Beispiel einem Kontrollmedium, und dass der andere externe Vorratsspeicher (20) die Kammer mit einem zweiten Medium, zum Beispiel einem Testmedium, füllen soll, wobei die Mittel (30, 31) den Raum (3) vor der Zugabe des zweiten Mediums entleeren sollen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Saugmittel (32) und der Kammer (1) eine Strömungsdämpfung (35) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdämpfung (35) einen zylinderförmigen, mit einem Pfropfen (37) verschlossenen Behälter (36) aufweist, der sowohl das Medium (38) als auch Luft (39) enthalten soll, dass ein verstellbares Rohr (41) durch den Pfropfen (37) führt und das Rohr (40) mit dem Saugmittel (32) mit dem flüssigen Medium (38) im Behälter (36) verbindet und dass das Rohr (41) vertikal so einstellbar ist, dass das Volumenverhältnis von Flüssigkeit zu Luft im Behälter (36) variiert werden kann.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugmittel (31, 32) eine Pumpe (32) bzw. eine Spritze (31) mit Ventil umfassen, dass der Rahmen (2) aus Kunststoff oder Stahl hergestellt ist und dass die Platten (11, 15, 16) aus Glas oder Kunststoff hergestellt sind.
DE69029807T 1989-10-05 1990-10-05 Verfahren und vorrichtung zur untersuchung des reaktionsmusters von zellen/zellaggregaten während der perfusion durch ein testmedium Expired - Fee Related DE69029807T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8903274A SE464763B (sv) 1989-10-05 1989-10-05 Metod och anordning foer att studera cellers/cellaggregats reaktionsmoenster vid perfusion med ett testmedium
PCT/SE1990/000638 WO1991005253A1 (en) 1989-10-05 1990-10-05 Method and apparatus for studying the reaction pattern of cells/cell aggregates during perfusion by a test medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69029807D1 DE69029807D1 (de) 1997-03-06
DE69029807T2 true DE69029807T2 (de) 1997-05-28

Family

ID=20377062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69029807T Expired - Fee Related DE69029807T2 (de) 1989-10-05 1990-10-05 Verfahren und vorrichtung zur untersuchung des reaktionsmusters von zellen/zellaggregaten während der perfusion durch ein testmedium

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5312731A (de)
EP (1) EP0495847B1 (de)
AT (1) ATE148229T1 (de)
AU (1) AU6529290A (de)
DE (1) DE69029807T2 (de)
SE (1) SE464763B (de)
WO (1) WO1991005253A1 (de)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3067347B2 (ja) * 1991-10-30 2000-07-17 株式会社島津製作所 ゲル状ビーズの選別装置
US5721135A (en) * 1995-07-06 1998-02-24 Novo Nordisk A/S Apparatus for identifying biologically active substances by their effect on living cells
WO1997014962A1 (en) * 1995-10-18 1997-04-24 John Hopkins University Dosage modeling system
US5962317A (en) * 1995-10-18 1999-10-05 The Johns Hopkins University School Of Medicine Dosage modeling system
US6287848B1 (en) 1995-10-18 2001-09-11 Johns Hopkins University Dosage modeling system
US6762036B2 (en) * 1995-11-08 2004-07-13 Trustees Of Boston University Cellular physiology workstations for automated data acquisition and perfusion control
WO1997017426A1 (en) * 1995-11-08 1997-05-15 Trustees Of Boston University Cellular physiology workstations for automated data acquisition and perfusion control
WO1997036166A1 (en) * 1996-03-25 1997-10-02 Diasys Corporation Apparatus and method for handling fluid samples of body materials
US5942443A (en) * 1996-06-28 1999-08-24 Caliper Technologies Corporation High throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
US20060000722A1 (en) * 1996-06-28 2006-01-05 Caliper Life Sciences, Inc. High throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
CA2258489C (en) * 1996-06-28 2004-01-27 Caliper Technologies Corporation High-throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
CN1310980A (zh) * 2000-02-29 2001-09-05 迪亚西斯公司 处理各种体液的方法和设备
AU2002230396B2 (en) * 2000-10-06 2012-06-07 Krstec, Victor System and method to simulate hemodynamics
US6864065B2 (en) * 2000-11-08 2005-03-08 Surface Logix, Inc. Assays for monitoring cell motility in real-time
US7326563B2 (en) 2000-11-08 2008-02-05 Surface Logix, Inc. Device and method for monitoring leukocyte migration
US7033819B2 (en) 2000-11-08 2006-04-25 Surface Logix, Inc. System for monitoring cell motility in real-time
US6893851B2 (en) 2000-11-08 2005-05-17 Surface Logix, Inc. Method for arraying biomolecules and for monitoring cell motility in real-time
US6699665B1 (en) * 2000-11-08 2004-03-02 Surface Logix, Inc. Multiple array system for integrating bioarrays
US7374906B2 (en) 2000-11-08 2008-05-20 Surface Logix, Inc. Biological assays using gradients formed in microfluidic systems
US7033821B2 (en) * 2000-11-08 2006-04-25 Surface Logix, Inc. Device for monitoring cell motility in real-time
US6844184B2 (en) * 2000-11-08 2005-01-18 Surface Logix, Inc. Device for arraying biomolecules and for monitoring cell motility in real-time
AU2003228950A1 (en) * 2002-05-08 2003-11-11 Scion Pharmaceuticals, Inc. Oocyte recording chamber
TWM352684U (en) * 2008-09-26 2009-03-11 Shanghai Microtek Technology Co Ltd Inspection apparatus for biological sample
KR102291945B1 (ko) 2017-02-02 2021-08-23 패스트 코포레이션 미생물의 운동성 운동학의 분석 및 사용

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1187970A (en) * 1912-04-09 1916-06-20 Nathan Augustus Cobb Mechanical microscope-stage.
US2942520A (en) * 1955-12-20 1960-06-28 George G Rose Tissue culture device
US2940360A (en) * 1957-05-23 1960-06-14 Jr William H Carter Perfusion chamber
US3031924A (en) * 1959-03-12 1962-05-01 James C Lamal Observation slide
US3029695A (en) * 1960-05-02 1962-04-17 Frank E Wolf Microscope slides
US3065669A (en) * 1960-07-19 1962-11-27 American Cyanamid Co Tissue culture chamber
GB1064244A (en) * 1965-01-05 1967-04-05 Ici Ltd Cell culture slides
US3620596A (en) * 1970-09-18 1971-11-16 Aerojet General Co Microscope slides
US3726597A (en) * 1972-03-09 1973-04-10 Us Health Education & Welfare Controlled environment culture system for light microscopy
FR2178555A5 (de) * 1972-12-21 1973-11-09 Petroles Cie Francaise
SE448881B (sv) * 1981-03-12 1987-03-23 Erik Walum Apparat for genomforandet av perfusionsodling av en eller flera cellkulturer samt forfarande for perfusionsodling av en eller flera cellkulturer
US4395492A (en) * 1981-06-03 1983-07-26 Res-Del Group Ltd. Perfusion chamber
US4435508A (en) * 1981-11-20 1984-03-06 Gabridge Michael G Tissue culture vessel
US4734372A (en) * 1983-02-04 1988-03-29 Brown University Research Foundation Cell culturing methods and apparatus
US4559299A (en) * 1983-02-04 1985-12-17 Brown University Research Foundation Inc. Cytotoxicity assays in cell culturing devices
DE3317551A1 (de) * 1983-05-13 1984-11-15 Stephan Dipl.-Chem. Dr.rer.nat. 8000 München Nees Perfusionseinrichtung zum "in vitro"-bespuelen verankerungsabhaengiger biologischer zellsysteme
US4647531A (en) * 1984-02-06 1987-03-03 Ortho Diagnostic Systems, Inc. Generalized cytometry instrument and methods of use
US4748124A (en) * 1984-10-30 1988-05-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Compartmentalized cell-culture device and method
US4681853A (en) * 1985-10-23 1987-07-21 Hardy Kenneth J Perfusion slit chamber for filter-bound sample analyses
US4680266A (en) * 1985-11-21 1987-07-14 Contraves Ag Cell culture chamber with means for automatic replenishment of nutrient

Also Published As

Publication number Publication date
AU6529290A (en) 1991-04-28
WO1991005253A1 (en) 1991-04-18
EP0495847A1 (de) 1992-07-29
US5312731A (en) 1994-05-17
SE8903274L (sv) 1991-04-06
ATE148229T1 (de) 1997-02-15
SE8903274D0 (sv) 1989-10-05
SE464763B (sv) 1991-06-10
EP0495847B1 (de) 1997-01-22
DE69029807D1 (de) 1997-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69130345T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vorbereitung von Zellen für die Untersuchung
DE2915248C3 (de) Einrichtung zum automatischen wahlweisen u. exakten Behandeln von Präparaten
DE69836562T2 (de) Kasette zur bearbeitung einer auf der oberfläche eines trägers angebrachten probe
DE69612973T2 (de) Verbesserung an der behandlung von proben
DE69022999T2 (de) Wegwerfblutbehandlungskassette zum messen der haemostasen.
DE69012008T2 (de) Vorbereitung eines Zellklumpens.
DE69417908T2 (de) Automatisches einfärbungsverfahren und - vorrichtung
DE102008054066B4 (de) Verfahren zum Bearbeiten von Gewebeproben unter Verwendung eines Sensors
EP0495847B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur untersuchung des reaktionsmusters von zellen/zellaggregaten während der perfusion durch ein testmedium
DE69312497T2 (de) Vorrichtung zum ansaugen von flüssigkeitsproben und eine objekträgeranordnung die damit benutzt wird
DE2747744A1 (de) Vorrichtung zur uebertragung von biologischen fluiden und reagenzmischungen
DE2850426A1 (de) Selbsttaetige vorrichtung zum durchfuehren chemischer analysen
EP0744994A1 (de) Mikrotiterplatte
DE2904644A1 (de) Vorrichtung zum praeparieren, insbesondere markieren, von biologischen proben
EP0729021A1 (de) Vorrichtung zur Bearbeitung von Proben auf Objektträgern
DE2819574C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung einer Urinprobe
EP1533035A1 (de) Probenträger
DE2046120A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum automatischen, fortlaufenden Behan dein von Stromungsmediumproben mit ver schiedenen Reagenzien
DE1623036C3 (de) Einrichtung zur Blutgruppenbestimmung
EP3532599A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur behandlung biologische zellen enthaltender proben
DE10118905A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kultivieren und/oder Verteilen von Partikeln
WO2019038225A1 (de) Kassette zum einlegen einer gewebeprobe
DE1698228A1 (de) Trennvorrichtung fuer suspendierte Partikeln
DE3635013A1 (de) Vorrichtung zur untersuchung von in vitro gehaltenen gewebeproben
DE3047414C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee