分析细胞和监测细胞培养的系统和利用该系统分析细胞和监测细胞培养的方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及一种分析细胞和监测细胞培养的系统和利用此系统分析细胞和监测细胞培养的方法，更具体的，涉及一种分析细胞和监测细胞培养的系统，所述系统包括设置在细胞培养单元下方的Μ X Ν矩阵相机模块，细胞培养容器置于所述细胞培养单元中，因此可以同时分析在多孔细胞培养容器如96-孔板中培养的细胞的变化(由培养条件或外部环境的各种变化所引起的)，以及涉及一种利用所述分析细胞和监测细胞培养的系统的分析细胞和监测细胞培养的方法。具体而言，根据本发明的系统能够通过选择性的打开仅与期望监测部分相对应的相机模块来实现对期望监测部分的观察，并且能够显微观察全部孔或在高倍镜下显微观察单个孔的感兴趣的区域。
【背景技术】
[0002]应用培养细胞的工业领域和被承认的领域得到了广泛的发展。例如，用于生产重组蛋白的细胞，用于筛选药物分子的细胞，用于诸如诊断检查类的细胞，在毒性评价技术中使用的细胞，用于修复疗法和再生细胞疗法的细胞，以及其他类似细胞，一直被研究和使用。尤其是，干细胞，其在生物科学领域中被研究的最为活跃，其可根据环境和刺激条件分化为具有特定功能的细胞，因此，有必要在细胞培养中分析和追踪细胞分化进程，以便寻找到干细胞作用机制或获取干细胞的方法。
[0003]通常，细胞被播种在一个塑料瓶中或一个玻璃盘或瓶中并在一个培养器中进行培养。并在该培养器内部设定，例如，二氧化碳浓度为5%，温度为37°C，以及湿度为60%或更高，并维持在适于细胞培养的环境。此外，培养液要求每天或每隔数天更换一次以便为培养器中的细胞提供营养，同时必须保持一个适宜于细胞培养的pH。
[0004]为了观察利用上述方法培养的细胞，塑料瓶或玻璃盘或瓶必须从培养器中取出，并利用倒置显微镜如相差显微镜对其中的细胞进行观察。
[0005]然而，这种在培养过程中观察细胞的常规方法具有一个缺陷，即细胞的活性会被破坏，因为观察细胞应该尽可能快速地进行，并且观察完成后应将细胞放回到培养器中。此夕卜，还有一个问题，由于细胞的活性不稳定，所以难以实现准确的评估。而且，当从培养器取出细胞时，细胞被有毒物质污染也在所难免。还有，由于被培养的细胞通常是无色且透明的，这些细胞很难利用透射电子显微镜来观察。
[0006]此外，按照常规方法为了观察或描绘培养中的细胞，培养器和细胞培养盘或瓶都需打开，并且因为这个原因，培养条件将被破坏，使得在培养过程中实时的观察或描绘细胞无法实现。而且，对细胞的观察或描绘依赖于观察者的技能，不同观察者之间的观测误差也是难免的。
[0007]因此，例如，为了实时观察干细胞的培养，同时也需要分析和监测干细胞的分化过程，这就要求开发一种新的系统来克服常规观测系统中的缺陷并且能够轻易地实现对培养中的细胞的实时观察和描绘。
[0008]因此，本发明提供了一种新的用于分析细胞和监测细胞培养的系统，发现所述系统能够在各种不同条件下同时分析许多类型的细胞，能够显微观察全部孔或在高倍镜下显微观察单个孔的感兴趣的区域，能够实时显示动态的细胞图像，能够克服分析过程中的污染问题，并且也可以远程检查培养的状态，从而完成本发明。
[0009]现有技术文献
[0010]韩国公开专利公报10-2012-0027359
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种新的系统，所述系统能够克服常规系统的缺陷，并且能够以简易的方式实时分析细胞和监测细胞培养。
[0012]为了实现上述目的，本发明提供了一种用于分析细胞和监测细胞培养的系统，包括:
[0013]光源单元，配置为向下照射光；
[0014]细胞培养单元，设置在所述光源单元的下方，所述细胞培养单元上安装有包含样品的细胞培养容器，并且对样品的细胞进行培养；
[0015]Μ X Ν矩阵相机模块，设置在所述细胞培养单元的下方，配置为观察细胞的图像，
[0016]其中，Μ和Ν分别为2以上的自然数；以及
[0017]控制单元，配置为控制一部分或全部Μ X Ν矩阵相机模块的操作，从而观察安装在细胞培养单元上的细胞培养容器中的一部分或全部细胞。
[0018]本发明还提供了一种利用所述分析细胞和监测细胞培养的系统用于分析细胞和监测细胞培养的方法。
[0019]本发明的其他特征和实施方式将在以下详细说明和附图中得到更清楚的描绘。
【附图说明】
[0020]图1所示为根据本发明的用于分析细胞和监测细胞培养的监测系统的实施例的透视图。
[0021]图2所示为图1中所示系统的分解图。
[0022]图3所示为根据本发明的相机模块的实施例的示意图。
[0023]图4所示为包含96相机模块的超紧凑成像阵列，用于观察96-孔细胞培养板。
[0024]图5Α所示为仅观察细胞培养板的部分区域的情况(与绿色部分相对应的一部分相机模块被打开并且观察与之相应的区域)，以及图5Β所示为观察细胞培养盘的全部区域的情况。
[0025]图6所示为细胞培养容器，包括6/12/24/48/96孔板，圆形板如35/60/100Φ盘，和培养瓶如Τ25/75烧瓶。
[0026]图7所示为设置于本发明的系统上的pH指示算法，从而根据细胞培养容器中培养液颜色的变化来测定pH值。
[0027]图8所示的图片和曲线图，显示了利用根据本发明的用于分析细胞和监测细胞培养的系统，通过在指示的时间点测定感兴趣的细胞的形态变化和行为所获得的结果。
【具体实施方式】
[0028]除非另有限定，本说明书中使用的所有技术和科学术语与本发明相关领域技术人员的通常理解具有相同的含义。总而言之，本文中所用术语是本领域技术人员熟知并常规使用的术语。
[0029]一方面，
[0030]本发明提供了一种用于分析细胞或监测细胞培养的系统，包括:
[0031]光源单元，配置为向下照射光；
[0032]细胞培养单元，设置在光源单元下方，所述细胞培养单元上安装有包含样品的细胞培养容器，并且对样品的细胞进行培养；
[0033]Μ X Ν矩阵相机模块，设置在细胞培养单元的下方，配置为观察细胞的图像(其中，Μ和Ν分别为2以上的自然数);以及
[0034]控制单元，配置为控制一部分或全部Μ X Ν矩阵相机模块的操作，从而观察安装在细胞培养单元上的细胞培养容器中的一部分或全部细胞。
[0035]根据本发明的用于分析细胞或监测细胞培养的系统，不仅可用于观察再生医学中使用的培养液中的细胞，例如，胚胎干细胞(ES)，其为存在于受精卵中的未分化干细胞，或存在于成体各器官中的未分化干细胞，例如，成体干细胞如造血干细胞或神经管细胞，而且可用于观察所有需要实时分析和监测的生物物质。更优选地，根据本发明的分析细胞或监测细胞培养的系统具有紧凑的尺寸，因此可被安置在C02培养器中。在此，根据本发明的分析细胞或监测细胞培养的系统可与C02培养器一体地设置或在使用时被安置在C0 2培养器中。可选择地，如果并不打算将本发明的系统用于活细胞动力学成像分析，其可被安置在培养器外部从而可作为常规光学显微镜来使用，并且在这种情况下，它可以以比常规光学显微镜更好的方式执行高通量筛选(HTS)。
[0036]以下，将参照附图对本发明的优选实施方式进行进一步的详细描述。
[0037]图1所示为根据本发明的用于分析细胞和监测细胞培养的系统的实施例的透