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新技术巡礼:进入细胞的别样途径

     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DNAsiRNA。化学试剂、电穿孔和病毒递送系统是目前最常用的三种途径。

 

     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。“人们用得最多的是最简单的方法——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。

 

     目前已经有不少厂家注意到了上述问题,开始开发更有效的细胞转染产品。举例来说,去年一月份Life Technologies发布的Lipofectamine 3000,该产品专门针对“难转染细胞和原代细胞”,该公司的Xavier de Mollerat du Jeu说。Mirus Bio公司也为那些难转染的细胞类型开发了新转染试剂,包括皮肤细胞、神经细胞、乳腺癌细胞和血细胞。

 

    除此之外,人们还在探索全新的转染方法。The Scientist杂志的这篇文章,就对最新的一些转染产品和方法进行了详细的介绍。

 

    Exo-Fect是一种非脂质体的转染试剂,可将核酸(包括质粒DNAmRNAmicroRNAsiRNA)直接送入事先分离到的胞外体exosome。胞外体是细胞分泌出来进行通讯的小囊泡,能够与其他细胞融合或者经由内吞作用被细胞内化。转染了外源核酸的胞外体,可以成为理想的运输工具,System Biosciences公司的Travis Antes说。

 

     首先,用户需要通过超速离心或者使用商业化的胞外体分离试剂盒来分离胞外体。System BiosciencesLife Technologies等公司都提供有这样的产品。另外,研究者也可以直接从System Biosciences公司买到已经分离好的胞外体。

 

     这个转染方案非常简单,用户先将胞外体、核酸以及Exo-Fect试剂混合在一起,在37度下加热10分钟,然后在冰上冷却半小时。之后可以用另一个试剂将胞外体沉淀下来,将其与转染试剂和未转染的核酸分离。完成整个过程大约需要45分钟,每个转染反应需要约一百万胞外体(应该足以处理六孔板中两个孔的细胞)。

 

     优势:胞外体介导的递送是无毒的,没有引起细胞死亡。胞外体可以递送不同类型核酸的混合物。Exo-Fect转染试剂盒中含有一个荧光标记的非靶向性siRNA,可以用来监控转染和核酸递送的效果。

 

    挑战:在某些情况下,胞外体的分离可能费时费力。这个产品是今年四月发布的,接受广泛检验的时间还没那么长。细胞培养中常用的胎牛血清(FBS)含有大量的胞外体,会干扰胞外体介导的分子递送。System Biosciences公司推荐用户使用去除了胞外体的FBS

 

     成本:Exo-Fect试剂盒售价是10个转染反应$19520个反应$350。胞外体分离试剂盒$288起,50 mL去除了胞外体的FBS$153。预先分离好的胞外体$350起,一个管大约含有一百万胞外体。

 

     CellSqueeze2013年上市的一个微流体系统,能够将各种物质(包括siRNA、药物、蛋白或纳米颗粒)送入几乎任何细胞。这个矩形微流体芯片含有75个并行通道,每个通道直径30微米,其中设计有小于细胞直径的窄道。

 

    当细胞挤过窄道时,质膜会暂时出现孔洞,允许细胞外的分子通过扩散进入细胞质,之后细胞膜又会很快闭合。这种方式“看来并未对细胞产生任何长期的副作用,”SQZ的创始人之一,哈佛医学院的博后Armon Sharei说。

 

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