細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于細(xì)胞工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于細(xì)胞質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法，具體而言是基于所檢測(cè)到的細(xì)胞的形態(tài)、彈性模量、膜電位而進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)來(lái)獲得細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類輔助生殖技術(shù)(assistedreproductive technology , ART)的發(fā)展，體外受精(in vitro fertilizat1n，IVF)、胚胎移植及其衍生技術(shù)的應(yīng)用使得受孕及妊娠率得以提高，但同時(shí)多胚胎妊娠率及其帶來(lái)的各類并發(fā)癥也顯著提高。為了避免多胚胎妊娠和多胚胎，中國(guó)衛(wèi)生部規(guī)定:年齡< 35歲的婦女，在IVF第一周期不得移植超過(guò)2個(gè)胚胎；對(duì)于多胚胎妊娠必須實(shí)施減胎術(shù)，避免雙胎，嚴(yán)禁三胎和三胎以上的妊娠分娩。因此，如何選擇高質(zhì)量的卵細(xì)胞進(jìn)行IVF以及選擇最具活力的胚胎進(jìn)行移植已成為ART中的研宄熱點(diǎn)和挑戰(zhàn)。
[0003]同時(shí)，在生物細(xì)胞注射實(shí)驗(yàn)中，被注射后的細(xì)胞大都是被置于同一個(gè)培養(yǎng)皿，如果細(xì)胞被注射后凋亡，該細(xì)胞凋亡過(guò)程中釋放的物質(zhì)會(huì)影響培養(yǎng)皿里的其它細(xì)胞，導(dǎo)致其它細(xì)胞的凋亡或基因表達(dá)失敗，極大降低實(shí)驗(yàn)效率。在以高通量、高效率為目的顯微注射機(jī)器人研宄背景下，任何能提高細(xì)胞存活率的研宄都有意義，都有可能對(duì)生物醫(yī)學(xué)研宄起到巨大的推動(dòng)作用。進(jìn)行細(xì)胞質(zhì)量評(píng)估，剔除質(zhì)量差的細(xì)胞，有利于提高整體的細(xì)胞存活率，推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)的研宄。
[0004]由此可見(jiàn)，對(duì)細(xì)胞質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)評(píng)估是十分有意義的。目前已提出了許多細(xì)胞質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法，如形態(tài)學(xué)、細(xì)胞力學(xué)特性、膜電位、體外發(fā)育(培養(yǎng))、熒光代謝探針、染色體篩查法等。
[0005]其中，形態(tài)學(xué)評(píng)估是目前應(yīng)用最廣泛的胚胎質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，主要包括以下幾個(gè)方面。一、卵母細(xì)胞的質(zhì)量；二、原核期合子的質(zhì)量；三、卵裂期質(zhì)量；四、囊胚形態(tài)學(xué)。形態(tài)學(xué)評(píng)估是基于微小物體光學(xué)攝影技術(shù)來(lái)采集細(xì)胞形態(tài)而進(jìn)行細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法，雖然形態(tài)學(xué)的評(píng)估方法用于胚胎活性篩選取得了一定的成效和進(jìn)展，但是此單一用形態(tài)特征評(píng)估方法無(wú)法保證細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)的精確性。
[0006]另外，在原核期透明帶硬度隨著受精而變化，并且楊氏模量伴隨著胚胎的發(fā)育逐漸減少。對(duì)擴(kuò)張囊胚(expanded blastocysts, EPBs)的質(zhì)量的評(píng)估表明，EPBs的質(zhì)量也可以通過(guò)彈性參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。此外，觀察表明各個(gè)階段中在體內(nèi)生長(zhǎng)的胚胎的透明帶明顯比在體外生長(zhǎng)的硬。初步的研宄結(jié)果還表明，裸露在體外的成熟卵細(xì)胞在氯化鍶的孤雌激活下沒(méi)有表現(xiàn)出透明帶的硬化，表明卵母細(xì)胞的成熟程度和隨之而來(lái)的活化可由透明帶彈性的增加來(lái)評(píng)價(jià)。以上分析表明，對(duì)細(xì)胞的力學(xué)特性一一彈性模量的研宄是細(xì)胞質(zhì)量研宄的另一重要方向。
[0007]以及，由于生物電是機(jī)體活動(dòng)的基本屬性，對(duì)細(xì)胞生物電學(xué)特性的研宄，有助于了解生命活動(dòng)的機(jī)制和產(chǎn)生規(guī)律。卵細(xì)胞的膜電位是卵母細(xì)胞成熟和受精的電生理學(xué)標(biāo)志，檢測(cè)卵母細(xì)胞膜電位是判斷卵母細(xì)胞功能正常與否的重要指標(biāo)。卵細(xì)胞在自然受精過(guò)程中由于胞內(nèi)鈣離子持續(xù)波動(dòng)從而產(chǎn)生卵膜電位的變化。在單精子顯微注射實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物核移植實(shí)驗(yàn)中，電刺激的方法能使卵母細(xì)胞膜通透性瞬間增加，從而使外源鈣離子進(jìn)入卵母細(xì)胞內(nèi)或通過(guò)激活I(lǐng)P3系統(tǒng)誘導(dǎo)胞內(nèi)鈣庫(kù)鈣離子的釋放，造成胞內(nèi)鈣離子濃度增加，使卵母細(xì)胞激活，提尚胚胎的發(fā)育率。
[0008]代謝組學(xué)通過(guò)定向檢測(cè)胚胎培養(yǎng)基中的相關(guān)因子，及其中間產(chǎn)物表達(dá)譜分析等預(yù)測(cè)胚胎的發(fā)育潛能，但是無(wú)直接的研宄證明其代謝組學(xué)與臨床妊娠率及出生率相關(guān)?，F(xiàn)有的細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)方法有一定的成效，但是其中一些方法在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)細(xì)胞有一定的損傷性，并且單一研宄細(xì)胞某一方面而獲得細(xì)胞質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系有一定局限性，嚴(yán)謹(jǐn)性不夠。
[0009]由以上可知，形態(tài)特征、力特性和電特性是細(xì)胞同時(shí)存在的重要特性，將三個(gè)特性綜合起來(lái)研宄動(dòng)物細(xì)胞(尤其卵細(xì)胞)的發(fā)育機(jī)制是非常重要的。而現(xiàn)有的方法及裝置系統(tǒng)大多單獨(dú)對(duì)某一方面進(jìn)行研宄，然后再借助其他實(shí)驗(yàn)手段來(lái)分析結(jié)果，對(duì)細(xì)胞無(wú)法實(shí)時(shí)測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]基于本申請(qǐng)案的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞單一的指標(biāo)的細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)手段并不能完全的描述細(xì)胞的質(zhì)量。因此，本發(fā)明提出一種有助于高通量高效率的分析細(xì)胞質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是在顯微注射機(jī)器人研宄背景下，獲取細(xì)胞的形態(tài)特性，并對(duì)細(xì)胞采用復(fù)合力-電加載測(cè)量，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞形態(tài)、力、電三個(gè)特性，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法獲得細(xì)胞質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系。
[0012]本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法，包括如下步驟:
A，獲取對(duì)象細(xì)胞的形態(tài)特性的有用信息的步驟；
B，獲取對(duì)象細(xì)胞的透明帶彈性模量的步驟；
C，獲取對(duì)象細(xì)胞反饋的生物電信號(hào)的步驟；
D，根據(jù)上述步驟而對(duì)象細(xì)胞進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的步驟。
[0013]采用本發(fā)明上述技術(shù)方案所述的細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法，可以有效地高通量高效率的對(duì)細(xì)胞質(zhì)量進(jìn)行可靠評(píng)價(jià)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)設(shè)備系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明提出一種細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法，包括如下步驟:
A，獲取對(duì)象細(xì)胞的形態(tài)特性的有用信息的步驟；具體包括:
Al，通過(guò)微小物體光學(xué)攝影系統(tǒng)來(lái)獲取對(duì)象細(xì)胞的形態(tài)學(xué)圖像；
A2，通過(guò)圖像處理系統(tǒng)來(lái)獲取上述形態(tài)學(xué)圖像的形態(tài)特性的有用特征參數(shù)信息，例如包括對(duì)象細(xì)胞(如胚胎細(xì)胞)的形體幾何的參數(shù)信息、顏色的參數(shù)信息、明暗程度的參數(shù)信息、分裂球大小的均勻性(一致性)的參數(shù)信息、細(xì)胞質(zhì)顆粒化的參數(shù)信息以及分裂球的碎片化程度的參數(shù)信息等，其中形體幾何的參數(shù)信息一般采用8個(gè)參數(shù)，分別是:面積S、周長(zhǎng)C、長(zhǎng)度L、寬度W、方向角、寬長(zhǎng)比、軸交比和形狀指數(shù)。
[0017]B，獲取對(duì)象細(xì)胞的透明帶彈性模量的步驟；具體包括:
BI，通過(guò)力記載測(cè)量系統(tǒng)對(duì)對(duì)象細(xì)胞進(jìn)行探壓；
B2，通力記載測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量上述被探壓的對(duì)象細(xì)胞的壓電信號(hào)；
B3，根據(jù)上述壓電信號(hào)計(jì)算獲得細(xì)胞的壓力，進(jìn)而計(jì)算得到對(duì)象細(xì)胞的透明帶彈性模量。
[0018]C，獲取對(duì)象細(xì)胞反饋的生物電信號(hào)的步驟；具體包括:
Cl