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生物科技新技术巡礼之激光转染技术

2019/08/15 来源:万州信息港

导读

细胞生物学家往往需要将外源分子送入细胞进行研究,比如质粒DNA或siRNA。化学试剂、电穿孔和病毒递送系统是目前常用的三种途径。递送方

  细胞生物学家往往需要将外源分子送入细胞进行研究,比如质粒DNA或siRNA。化学试剂、电穿孔和病毒递送系统是目前常用的三种途径。

  递送方法的选择主要取决于目标细胞的类型,需要递送的分子,以及研究所需的转染效率。 人们用得多的是简单的方法 化学转染, Mirus+Bio公司的Josh+Snow说。

  化学转染试剂旨在减少细胞对核酸的排斥(二者都带负电荷),促使细胞膜通过胞吞、胞饮或融合摄入外源物质。对于容易培养和转染的细胞系来说,传统的化学和物理转染(如电穿孔)就已经足够了。不过化学试剂往往对细胞有毒,转染原代细胞、干细胞或者其他难转染细胞的效率也比较低。虽然病毒递送对许多细胞类型的效率很高,但使用起来比较麻烦,还需要采取特殊的防护措施,对操作者的专业要求也比较高。

  除此之外,人们还在探索全新的转染方法。这篇文章,特别对转染方式、转染产品和方法进行了详细的介绍。

  GNOME(金纳米颗粒介导的激光转染)

  Leibniz+University+Hannover%2C+Germany

  GNOME转染方案主要是通过短脉冲激光,在细胞膜上刺出微小的孔洞,使细胞外的分子能够扩散进入细胞质。研究者们尝试这一策略给细胞递送分子已经有十多年了,但传统方案的速度非常慢通量也很低。

  Dag+Heinemann及其同事首先将细胞与直径约200+nm的金纳米颗粒共同孵育,让它们慢慢沉积到细胞上。三个小时之后,研究者们用短脉冲的绿色照射样本。这一过程在研究者自制的自动化设备中进行,该设备带有能够移动培养皿的自动载物台和软件,以便快速照射样本。

  吸收了这些光之后,金颗粒中的电子会快速震荡并发热。研究者们还不完全清楚之后发生了什么事件,不过结果是细胞膜上出现了孔洞。Heinemann的研究团队使用这一技术将siRNA引入了犬类的癌细胞系,对一个基因进行了有效的knocked+down(PLoS+One%2C+8% Ae58604%2C+201 )。据估计,差不多有90%25的细胞被成功转染,处理之后的细胞超过80%25仍有活性。

  优势:GNOME转染非常温和, 我们获得了很高的细胞活性,敏感细胞一般也能达到90%25, Heinemann说。

  GNOME可实现高通量,能够在四五分钟以内处理一个96孔板的细胞。

  兼容多种细胞类型,而且高度可重复, 因为物理过程可以始终如一,而细胞并没有积极的参与其中, Heinemann说。他与其他团队合作,已经成功转染了好几个难以转染的细胞系,包括原代神经细胞、心肌细胞和干细胞。+除了转染siRNA,Heinemann还用这一方法向细胞内递送了蛋白、小分子以及合成的寡核苷酸(morpholinos)。

  挑战:GNOME递送质粒DNA和其他较大的分子效果不佳。 质粒对于我们在细胞上开的孔而言太大了, Heinemann说。

  另外,金颗粒终会进入细胞,这有可能会改变细胞的行为。 但就我们所知,这些颗粒在生物学上是完全惰性的,它们不会对细胞产生影响, Heinemann说。

  这一技术还处于试验阶段。Heinemann正在开发简单按键就可以操作的用户友好型样机,希望可以放在细胞生物学实验室里使用。他预计可以在一年内完成这一系统。

  成本:现在这一系统还没有定价,不过Heinemann估计这一设备将能与电穿孔系统竞争,电穿孔系统一般零售价在%2410%2C000以上。

  挑战:GNOME递送质粒DNA和其他较大的分子效果不佳。 质粒对于我们在细胞上开的孔而言太大了, Heinemann说。

  另外,金颗粒终会进入细胞,这有可能会改变细胞的行为。 但就我们所知,这些颗粒在生物学上是完全惰性的,它们不会对细胞产生影响, Heinemann说。++这一技术还处于试验阶段。Heinemann正在开发简单按键就可以操作的用户友好型样机,希望可以放在细胞生物学实验室里使用。他预计可以在一年内完成这一系统。++成本:现在这一系统还没有定价,不过Heinemann估计这一设备将能与电穿孔系统竞争,电穿孔系统一般零售价在%2410%2C000以上。

  (特别提示,文中列出的价格均非国内售价)

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