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基因電轉(zhuǎn)化技術的創(chuàng)新介紹

閱讀:2168        發(fā)布時間:2021-1-15

常規(guī)的轉(zhuǎn)染包括脂質(zhì)體,電轉(zhuǎn)化和病毒法。普通的293、Hela等細胞系,脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染也能達到70-80%。而對于其他一些極難轉(zhuǎn)染的細胞,如原代神經(jīng)元,原代神經(jīng)干細胞,免疫細胞等來說,脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染不僅轉(zhuǎn)化效率很低(10%),而且細胞死亡率*。因此有些研究人員不得不轉(zhuǎn)用更加昂貴而且毒性更大的病毒包被法。病毒法可以提高轉(zhuǎn)化效率,但是在后續(xù)培養(yǎng)中,細胞死亡率很高,細胞自然的生理生化特性遭到破壞,無法后續(xù)實驗。而電穿孔技術的發(fā)展及所具備的強大優(yōu)勢越來越受到科研人員的重視。

上個世紀80年代一臺電轉(zhuǎn)化儀誕生至今,大部分電轉(zhuǎn)化儀的波形仍是單向高壓方波(如下圖),細胞死亡率*。如小鼠精原干細胞這種脆弱的細胞就會全部死亡。

 

為了解決單向高壓方波的問題,出現(xiàn)了需要配備特殊試劑的電轉(zhuǎn)化儀。它延續(xù)了傳統(tǒng)的方波,并設定了固定的參數(shù)。為了提高轉(zhuǎn)化效率,每換一種或幾種細胞,就必須重新購買不同的轉(zhuǎn)染試劑,導*高的試劑使用成本,多數(shù)用戶表示難以接受。而且由于“黑匣子”設計模式,用戶只能知道轉(zhuǎn)染程序序列號,無法了解具體的轉(zhuǎn)化參數(shù),更無法優(yōu)化設定參數(shù)!

因此,無需特殊轉(zhuǎn)染試劑輔助,又能顯著提高轉(zhuǎn)化效率和存活率的電轉(zhuǎn)化技術的研發(fā)就成為細胞轉(zhuǎn)染的發(fā)展方向。

隨著電傳孔技術質(zhì)的飛躍,日本BEX公司2012年發(fā)布了創(chuàng)新的瞬時穿孔高壓+動態(tài)衰減/靜態(tài)衰減/恒流+反向方波脈沖組合模式,完*了上述問題。脈沖波形圖如下:

       

 

瞬時高壓可快速在細胞膜表面打孔并減少細胞死亡;隨后切換成幾十伏的低壓來驅(qū)動DNA高效進入細胞,反向脈沖可以顯著增加DNA進入細胞的幾率,大幅提高轉(zhuǎn)化效率。在一年時間內(nèi),用CUY21 EDIT II 轉(zhuǎn)化過的細胞超過百種,其中多數(shù)都是極難轉(zhuǎn)染的細胞,包括大鼠胚胎原代神經(jīng)元細胞、NIH/3T3NG108-15、raw264.7、SSC、HepG-2、N2a、PC3、LCL、NIT1、小鼠胚胎原代干細胞以及細胞系,和原代小鼠β胰島細胞團、人B細胞系、人淋巴細胞等等,帶給用戶非常驚喜的轉(zhuǎn)化效果。

如下圖:原代神經(jīng)元的轉(zhuǎn)化效果圖

 

針對一些非常脆弱的組織或細胞(如成年鼠腦),需要采用恒定的電流進行穿孔。組合脈沖的恒流轉(zhuǎn)化模式,是一種可以滿足這種轉(zhuǎn)化要求的技術。

 

請見下圖,分別用動態(tài)衰減脈沖模式,靜態(tài)衰減脈沖模式和脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染方法平行對小鼠胰島瘤β細胞系進行轉(zhuǎn)染:

由上可見,針對很多細胞, 動態(tài)衰減脈沖模式可以比靜態(tài)衰減脈沖模式提供更高的轉(zhuǎn)染效率,同時保證了細胞的存活率,為極難轉(zhuǎn)染細胞的研究開辟了新的一頁。

 

關于上述組合脈沖技術發(fā)明廠家的介紹:

BEX公司誕生于1990年,是專業(yè)研發(fā),生產(chǎn)電轉(zhuǎn)化儀和細胞融合儀的廠家。1998年推出CUY21EDIT活體基因電轉(zhuǎn)化儀,開創(chuàng)了活體基因轉(zhuǎn)化的新時代,并樹立了CUY21在活體領域的,已有超過2000臺專業(yè)的CUY21系列轉(zhuǎn)化儀服務于科研工作者,并延續(xù)著的優(yōu)勢,發(fā)表在Nature,Cell等雜志的文獻超過了數(shù)百篇。

201210月,回顧經(jīng)典,BEX再次發(fā)布具有歷程碑意義的超級多脈沖活體/細胞電轉(zhuǎn)化儀CUY21 EDIT II。除了傳統(tǒng)的活體轉(zhuǎn)化優(yōu)勢,CUY21EDIT II更是在細胞轉(zhuǎn)染技術上達到了的高度。無需任何特殊試劑即可得到*的轉(zhuǎn)染效率,尤其是極難轉(zhuǎn)的細胞系,如原代神經(jīng)元的轉(zhuǎn)染效率可達60%甚至更高。這一突破解決了長久以來原代細胞轉(zhuǎn)染存活率低、轉(zhuǎn)化效率低下,價格昂貴的問題。因此,許多受益的學者也*改變了他們對電轉(zhuǎn)化儀的認識。

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