新型高通量局部电穿孔装置:高效传递DNA、RNA和蛋白

学术   科学   2024-07-30 07:30   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

2024年7月20日,Bio-protocol 期刊在线发表了美国西北大学(Northwestern University)Horacio D. Espinosa团队题为“Well Plate–Based Localized Electroporation Workflow for Rapid Optimization of Intracellular Delivery”的方法文章。

https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5037
关键词电穿孔 细胞内递送 深度学习 多重化 细胞工程 转染

电穿孔(Electroporation)也叫电转染,是通过高强度的电场作用,瞬时提高细胞膜的通透性,从而吸收周围介质中的外源分子。这种技术可以将核苷酸、DNA 与RNA、蛋白、糖类、染料及病毒颗粒等导入原核和真核细胞内。电转化相对其它物理和化学转化方法,是一种有价值和有效的替代方法

细胞内分子输送是生物学研究与细胞治疗等领域的关键技术。当前的输送技术分为直接输送与载体介导输送两大类。直接输送方法通过对细胞膜施加物理扰动(如电场、机械力或热冲击)来实现分子的传递,具有操作简单和高控制精度的优点。电穿孔作为一种广泛使用的直接输送方法,因其高通量和易于操作的特性而备受青睐。然而,传统的大容量电穿孔系统需要较高的电压,导致细胞死亡率高。为了解决这一问题,研究者开发了局部电穿孔系统,通过将电场局限在细胞膜的小部分区域,显著降低了所需电压,从而提高了细胞的存活率。这些系统使用的纳米级特征如纳米通道膜、纳米吸管等,已证实可以有效传递核酸、质粒、蛋白质等多种分子,同时采样细胞内含物,为细胞操作提供了新的可能性。


  • 采用高通量多孔板局部电穿孔装置(LEPD),能够同时对多个样本进行电穿孔,显著提高实验效率。

  • LEPD 设备允许在不同孔中调整电脉冲条件(如电压、持续时间)和分子载荷或缓冲液条件,支持复杂的组合实验设计

  • 该系统适用于多种细胞类型(包括黏附性和悬浮性细胞)以及不同的分子载荷(DNA、RNA 和蛋白质)。

  • 基因编辑
    该技术可以用于高效传递CRISPR-Cas9等基因编辑工具到目标细胞中,加速基因功能研究和基因治疗的开发。
  • 蛋白质疗法
    ‍LEPD能够高效传递治疗性蛋白质到细胞中,有助于开发蛋白质替代疗法和进行相关的疾病模型研究。
  • 细胞治疗
    此技术支持对细胞进行精确的分子修改,可用于培养具有特定治疗功能的细胞,如免疫细胞治疗癌症。


这个方法的可重复性已经被本文作美国西北大学(Northwestern University)Horacio D. Espinosa团队验证过,相关实验数据与结果发表在Sci Adv,DOI:10.1126/sciadv.abn7637

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Patino, C. A., Sarikaya, S., Mukherjee, P., Pathak, N. and Espinosa, H. D. (2024). Well Plate–Based Localized Electroporation Workflow for Rapid Optimization of Intracellular Delivery. Bio-protocol 14(14): e5037. DOI: 10.21769/BioProtoc.5037.

Patino, C. A., Pathak, N., Mukherjee, P., Park, S. H., Bao, G. and Espinosa, H. D. (2022). Multiplexed high-throughput localized electroporation workflow with deep learning–based analysis for cell engineering. Sci Adv. 8(29): eabn7637.

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