電穿孔技術(shù)的原理及其在細(xì)胞轉(zhuǎn)染中的應(yīng)用
瀏覽次數(shù):297 發(fā)布日期:2025-5-22
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在分子生物學(xué)的世界里,科學(xué)家們常常需要把“外來分子”送進(jìn)細(xì)胞里,比如質(zhì)粒DNA、siRNA、小分子藥物或蛋白質(zhì)。這項(xiàng)操作看似簡單,實(shí)則并不容易,因?yàn)榧?xì)胞膜就像一道防御嚴(yán)密的“城墻”,平時滴水不漏。但有一種方法,可以讓這道“城門”在極短的時間內(nèi)打開微小的“入口”——這就是我們今天要講的主角:電穿孔(Electroporation)。
電穿孔是什么?
電穿孔是一種使用短暫高壓電脈沖,在細(xì)胞膜上形成暫時性微孔的技術(shù)。通過這些微孔,外源性分子(如DNA、RNA等)就能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。當(dāng)電場結(jié)束后,細(xì)胞膜通常會在數(shù)秒至數(shù)分鐘內(nèi)自行修復(fù),繼續(xù)保持正常的生命活動。通俗來講,電穿孔就像是“敲門不應(yīng),直接刷門禁開門”:在短時間內(nèi)打開細(xì)胞膜,讓有用的東西進(jìn)去,然后迅速恢復(fù)原樣。
可逆 vs 不可逆電穿孔根據(jù)電壓和脈沖時間的不同,電穿孔又分為:
- 可逆電穿孔:常用于科研轉(zhuǎn)染,細(xì)胞可以恢復(fù)并繼續(xù)存活;
- 不可逆電穿孔:用于腫瘤消融等醫(yī)療場景,細(xì)胞無法修復(fù)膜結(jié)構(gòu),最終凋亡。
在大多數(shù)生物實(shí)驗(yàn)中,我們使用的是可逆電穿孔,目的就是讓細(xì)胞“吃下”我們給它的“外來分子”,卻不會因此死掉。
電穿孔能做什么?
你可能會好奇:把DNA送進(jìn)細(xì)胞干嘛用?科學(xué)家做這件事,常見的目標(biāo)包括:
- 研究某個基因在細(xì)胞中的作用;
- 沉默一個基因,看看細(xì)胞會不會“出狀況”;
- 建立穩(wěn)定表達(dá)外源基因的細(xì)胞系;
- 編輯細(xì)胞基因組(如CRISPR/Cas9系統(tǒng));
在細(xì)胞治療中,將CAR-T基因?qū)隩細(xì)胞中。而這些前沿技術(shù)的第一步,往往就是:把“外來分子”送進(jìn)去。
為什么選擇電穿孔?
與病毒轉(zhuǎn)染、脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染等方法相比,電穿孔具備幾個突出優(yōu)勢:
- 非病毒系統(tǒng),無整合風(fēng)險(xiǎn),更安全;
- 廣譜適用性,對原代細(xì)胞、干細(xì)胞、免疫細(xì)胞等“難轉(zhuǎn)染”細(xì)胞表現(xiàn)出色;
- 瞬時遞送,無須長時間孵育或復(fù)雜制備;
- 精準(zhǔn)控制,可調(diào)節(jié)電壓、電流和脈沖時間,量身定制實(shí)驗(yàn)方案。
小設(shè)備,大能量——電穿孔儀的進(jìn)化
傳統(tǒng)電穿孔儀存在操作復(fù)雜、電參數(shù)難以穩(wěn)定控制的問題,尤其對珍貴或敏感細(xì)胞(如T細(xì)胞、神經(jīng)元、干細(xì)胞)不夠友好。
為了讓科研工作者在操作電穿孔時“更穩(wěn)、更準(zhǔn)、更簡單”,許多先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開始使用如 電穿孔轉(zhuǎn)染系統(tǒng) 這樣的專業(yè)電穿孔平臺。
電穿孔轉(zhuǎn)染系統(tǒng)有何特點(diǎn)?
- 采用封閉式微量移液管電穿孔技術(shù),避免細(xì)胞損失和污染;
- 參數(shù)精準(zhǔn)控制,預(yù)設(shè)程序適配多種細(xì)胞類型;
- 內(nèi)置優(yōu)化方案,支持原代細(xì)胞、干細(xì)胞、T細(xì)胞等轉(zhuǎn)染;
- 用戶友好界面,5分鐘學(xué)會上手操作。
正因?yàn)樗雀咝в譁睾,電穿孔轉(zhuǎn)染系統(tǒng) 在國內(nèi)外眾多細(xì)胞治療實(shí)驗(yàn)室、科研機(jī)構(gòu)中廣受青睞,是“精準(zhǔn)轉(zhuǎn)染”研究的一大利器。
總結(jié)
細(xì)胞膜雖有“防火墻”,但科學(xué)家已找到一把“鑰匙”——電穿孔。它為分子生物學(xué)、基因工程和細(xì)胞治療等領(lǐng)域打開了新的大門。而隨著技術(shù)不斷迭代,像 電穿孔轉(zhuǎn)染系統(tǒng) 這樣更精細(xì)、更友好的電穿孔系統(tǒng),也正在悄悄改變著科研工作者的日常。
下一篇,我們將深入了解電穿孔是如何一步步“把分子送進(jìn)細(xì)胞”的,以及在操作過程中需要注意哪些關(guān)鍵步驟。敬請期待!