如何選擇BTX轉基因儀(電轉儀)
瀏覽次數:6106 發布日期:2008-3-23
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1、確定目標對象:也就是你所有轉的目的物是什么東西?
細胞系和細胞類型
細胞類型包括人類、哺乳動物、細菌、植物、藻類、霉菌、寄生蟲等
細胞系包括CHO, COS, Jurkat, Saccharomyces Tobacco, Corn, Rice, Tomato,Trypanosome,E coli等
2、其次確定目的
目的包括:轉染 轉化 電整合 電插入 活體/卵的應用 核移植和克隆 細胞融合
然后根據這些來確定該選擇什么類型的儀器。
1、 某位老師使用化學法轉化大腸桿菌E.coli。他希望構建cDNA文庫,但是不能得到好的轉化效率。他以后還想做哺乳動物細胞。如何來選擇儀器:
選擇方案:ECM 399將是較好的選擇,這儀器用來轉化E.coli效果十分理想,同時操作簡單。如果有足夠的預算,可以選擇ECM 630, 這樣更符合他現在和將來的需求。
2、某位老師想要進行一些雞胚的研究工作,他們希望轉染雞的眼睛,以便研究視覺膜的發育過程。他對卵的基因傳遞有一些了解。
選擇方案:完成這個轉染過程需要 ECM 830和活體電極Genetrodes。由于目標區域很小,他需要小的長的genetrode。方波適合動物體的活體轉基因,同時針形的電極是卵的轉基因的首選。
3、遺傳研究中心希望開展某種疾病的基因治療,首先從小動物例如小鼠,以后要在狗、豬等動物體開展。客戶最初希望用基因槍的方法。但是覺得條件不易控制。
選擇方案:基因槍不是理想的活體轉基因的方法。基因槍容易傷害哺乳動物的組織,同時條件可控性差,DNA的轉移效果不理想。推薦使用ECM 830 和2 Needle Array 用于小動物研究,對于大的動物研究的話還需配 caliper electrode。
4、Dr. Mendle使用agrobacteria來轉化煙草的原生質體。他在尋找快速在完整的植株上完成轉基因的方法。此時如何選擇?
選擇方案:ECM 630和特殊電極。電極的選擇需要根據植物轉基因的部位。一般有三種電極可以選擇Tweezertrode、 Caliper Electrode、 Needle Arrays.根據他所轉的植物體大小,硬度等進行
5、Dr. Hofmann正使用脂質體方法轉染原代神經細胞,但是結果差強人意,僅得到1%的轉染效率。但是他不希望使用電轉,因為怕殺死細胞。這些希望不能被胰蛋白酶消化(會引起其他變化)所以他不能使用樣品杯。給怎么辦。
選擇方案:推薦使用ECM 830 和petri dish 電極或者epizap電極。這樣可以用最溫和的方法完成原位轉基因。
6、 Dr. Bloom希望你給他推薦一款融合儀。他過去使用化學的方法來進行的。怎么來推薦。
選擇方案:如果費用允許, ECM 2001是最好的選擇。它提供交流波能排列細胞,可以完成所有的細胞融合試驗。如果費用不足的話,ECM830也可以完成核移植的工作,在融合時需要將兩個細胞進行排列,或者細胞的濃度足夠大。
以下是工作目的和相應的最佳儀器對照說明:
·細菌/酵母轉化 (系統:ECM399/630)
電穿孔現在被認作是轉化細菌及酵母的最有效的方法。革蘭氏陰性細菌(例如大腸桿菌)一般比革蘭氏陽性細菌更容易轉化,因為他們的細胞壁組成不同。對于革蘭氏陰性細菌常常可以獲得10的10次方轉化2/微克DNA的轉化效率,而對于革蘭氏陽性細菌,一般可以得到10的6次方轉化2/微克DNA。Chang等人(1997)成功對一個mtz-敏感的Heliobacter pylori菌株進行電穿孔以傳遞mtz抵抗性。Planelles等人(1999)使用電穿孔轉化大腸桿菌,以避免使用包裝物質。最近電穿孔儀器方面的進展將使研究人員能夠進一步優化細菌轉化(例如脈沖長度產生方面擴展的功能條件)。
RNA、DNA、蛋白質以及小分子都已經通過電穿孔的方法轉入酵母。沒有必要在電穿孔前部分去除酵母細胞壁,因為在完整酵母電穿孔方面的進展可以產生高的轉化率。Faber等人(1994)年優化了S.Cerevisiae的實驗方案,使用Hansenula Polymorpha獲得了比以前的報告增加300倍的轉化效率。
在質粒修復中,質粒從酵母轉入大腸桿菌以進行詳細的DNA序列分析,這是另外一種重要的技術。這種兩個步驟的過程被電穿孔進行了簡化,用于驗證隱性基因的結構,將其導入酵母,看基因性和表現性之間的關系。已經建立了標準的實驗方案使用指數衰減波發生器例如BTX ECM630轉化細菌/酵母。使用方形波電穿孔儀的實驗方案,例如BTX ECM830,來轉化細菌/酵母。研究人員還成功將大的質粒(BAC及YAC)導入細菌。電穿孔杯是細胞及酵母電穿孔的最常用附件,而Model747共軸電極使用則變得越來越普遍。
·動物細胞轉染 (系統:ECM630/830)
對真核細胞的轉染可以通過多種方法獲得,例如磷酸鈣沉淀、脂質體轉染、病毒方法以及電穿孔。電穿孔已經被正式對傳統的轉染方法不靈的細胞有很好的效果,因此被選為最佳的分子傳遞系統。電穿孔的好處有可重復性、更高的效率、大量樣本處理、無毒性以及容易使用(不需要孵育時間)。
Lofin等人(1999)對NIH/3T3細胞進行電穿孔使mRNA進入,以研究細胞周期及細胞分化過程中mRNA對基因表達調節、控制。Bodwell等人(1999)在對COS-7細胞進行電穿孔是使用較長的脈沖時間后獲得了較高水平的表達。Warner等人(1997)使用電穿孔方法成功轉化了淋巴細胞。Incyte
Genomics公司成功使用BTX電穿孔儀轉染了ES細胞進行轉基因小鼠的生產。BTX ECM399\630\830型儀器、電穿孔杯以及多種特用的電極都用于動物細胞轉染用途。
·蛋白質電整合/電插入 (系統:ECM630/830)
將蛋白質導入細胞以及將蛋白質插入至細胞膜中也可以通過電穿孔來實現。不光肽段,而且包括抗體的多種蛋白,也可以進行導入。Ushio-Fukai等人(1998)對電穿孔插入哺乳動物細胞中的外源蛋白進行了定量。對于這些用途可以使用多種BTX電極。
·植物細胞轉化 (系統:ECM630/830)
對植物原生質(玉米、煙草等)及完整植物的電穿孔可以用于產生對農業/園藝有用的轉基因作物。植物細胞轉化的一個主要目的是對植物細胞進行穩定轉化以產生具有優良品質及產量增加的作物。Lin等人(1997)優化了多種植物上用于GUS表達的電穿孔條件,結果顯示完整植物細胞以及原生質都可以進行有效轉化。Diaz等人(1994)針對小麥及燕麥的葉和根的原生質進行了相似的優化試驗,證明了電穿孔對于植物工作的有效性。這些作者也比較了電穿孔與PEG的差別,結果發現電穿孔更有效、更有重復性、更經濟。BTX是世界上體內轉染用特殊電極的領先者。對于這些用途可以使用多種BTX電極,例如2針陣列、游標尺電極以及Tweezertrodes。
·貼壁細胞的轉染----ACT (系統:ECM630/830)
除了對盛在普通樣品杯的懸浮細胞進行電穿孔外,還可以對多種培養板上的貼壁細胞進行原位電穿孔。這樣可以避免用胰酶消化細胞,有助于保持細胞的活性及細胞數目。Lewis等人(1999)使用培養皿電極將基因轉染入人類及靜脈內皮細胞。Paptis等人(1998)通過對長在導電載玻片的NIH/3T3細胞進行原位電穿孔研究信號轉導。Teruel等人(1999)也對位于載玻片上的海馬神經細胞轉入DNA、RNA以及多種大分子。BTX為貼壁細胞的轉染(ACT)提供了PP35-2、366、747、840及Epizap電極系統。請關注不久后為這些用途開發的新產品
·高通量篩檢----HTS (系統:ECM630/830)
高通量篩檢及cDNA文庫的建立,需要一次處理多個樣本的能力。使用傳統樣品杯花費很大而且有時間限制。然而,96孔板里使用的電極對于這些類型的應用肯定有用。Hoffma-Tsay等人(1994)使用96孔共軸電極在植物融合實驗中檢測8種化學物質。Peterfy等人(1995)比較了多種類型的多孔電極,將DNA傳遞入COS-7細胞。Marrero等人(1997)使用多孔電極將抗體電導入血管平滑肌細胞,以誘導細胞增值。BTX目前提供747和840用于這樣的用途,并且不斷開發新的產品。
·大容量生產(LVP)及先體外后體內基因治療(系統:ECM600F)
工業用大容量生產或者先體外后體內基因治療也為社會所需。人們可以先在樣品杯里優化條件然后將實驗方案轉成流水線作業,將實驗進行比例放大。BTX ElectroFlowPorator系統有一個泵及一個改進了的電穿孔儀組成。泵可以進行編程并與電穿孔儀進行同步操作,以將脈沖傳遞多批的細胞。Parham等人(1999)使用流動性系統優化了CHO、COS-7、HEK293、NSO、CV-1細胞的短暫基因表達,,獲得了滿意的結果。
·胚胎操作/核移植/動物克隆 (系統:ECM2001/830)
核移植是將細胞核從供體轉入受體的過程。細胞核指導胚胎的發育,導致新生體安全出生。在這個過程中,電融合用于將供體細胞與受體卵細胞融合,并進一步激活細胞分裂,形成胚胎。Meng等人(1997)將核移植技術擴展至靈長類動物模型,克隆出恒河猴。技術的進步使研究人員能夠從分裂球進展至更高分化的胚胎細胞以及靜止的胚兒細胞,作為核的供應來源。胚胎產生的細胞在體外培養6-13代,然后在轉入前使用血清饑餓的方法使細胞靜止。如前文所述,Roble、Cibelli以及Stice是第一次在1998年報告使用非老化胚成纖維細胞作為核的供體進行核移植而產生綿羊克隆轉基因牛的人。Ian
Wilmut在1996年震驚了整個世界,他從成年乳腺的細胞產生出第一個動物克隆——多利。使用分化的成年細胞進行克隆的能力打開了核移植廣泛運用的大門即基因治療的令人激動的模式。最近的成功事例PPL Therapeutics公司從成年體細胞克隆出豬。對于這些用途可以使用多種細胞融合樣品池及微型載玻片。
·動物細胞融合 (系統:ECM2001)
腫瘤及樹突的電融合目前在過繼性免疫療法中進行使用。腫瘤細胞本身不能作為良好的抗原提成細胞,因此不會刺激T細胞生長。樹突細胞是已經發現的最好的抗原提呈細胞,在融合后可以將腫瘤細胞轉變成抗原提呈細胞。刺激后比未融合腫瘤細胞至少增加100倍。對于這些用途可以使用多種細胞融合附件及微型載玻片。
·雜交瘤/細胞雜交瘤技術 (系統:ECM2001)
在過去十年中,使用電融合技術進行雜交瘤的產生及抗體大大增加。電融合的過程可以通過顯微鏡進行觀察,與PEG相比需要的細胞數量較少。使用電融合用于這種用途還有無毒性及高效性的優點。
Panova等人(1995)通過把人類B細胞與Heteromyeloma、Spam-8細胞進行電融合增強了人類雜交瘤的生成。Kreutz等人(1998)引入了一種使用電融合及FACS分選的新方法產生細胞雜交瘤。Cao等人(1995)建立了另一種快速非選擇性方法通過電融合產生人類細胞雜交瘤。數據明確支持電融合用于這種重要目的的有效性。對于這些用途可以使用多種細胞融合附件及微型載玻片。
植物原生質的融合 (系統:ECM2001)
電融合可被用于融合植物原生質以產生雜交體及創造具有所需特性的作物。Hofmann-Tsay等人(1994)試驗了可以的融合促進物質,發現一些多聚物可以便利融合過程而不影響細胞新生。Chen等人(1995)將原生質從2種種屬的Porphyria進行融合,成功率高達85%。這些鼓舞人心的數據提示電融合與傳統的PEG融合方法相比,可以改善融合效率以及可重復性。對于這些用途可以使用多種細胞融合附件及微型載玻片。
體內基因導入(IVGD) (系統:ECM830)
在體內基因轉移的非病毒技術中,直接將質粒DNA注射進入肌肉內是簡單、廉價及安全的。Aihara及Miyazaki(1998)第一次指出通過在肌肉內將DNA注射與電穿孔相結合,可以將表達增強100倍。
Mir等人(1999)使用多種類型的電極將基因傳遞進入多種種屬的骨骼肌(大鼠、小鼠、兔、猴)。他們的結果顯示通過使用電穿孔以及DNA注射:(1)基因轉移的效率大大增加了,只是表達增強2-4倍;(2)不同實驗之間的差別縮小了,而這正是單獨DNA注射的主要缺點;(3)表達持續時間很長(數月),這對于長期臨床應用非常重要;(4)不同種屬的不同的肌肉都有陽性的反應,說明廣泛的可用性;(5)基因表達非常特異僅在局部,而周圍組織則沒有影響到。這種技術成功用于其他組織,例如肝、睪丸、以及皮膚。
最近Vicat等人(1999)通過體內電穿孔儀將基因傳遞如小鼠腦組織。與被稱為有力的腦組織基因轉移的非病毒載體的pCMV-luc與PolyEthylenlmine聯合的方法相比,電穿孔的效率要高50倍。Nishi等人證明使用電穿孔可以獲得有效的神經膠質瘤基因轉移。Nishi還顯示對實體瘤進行電基因治療后腫瘤生長阻滯了50-90%。Dean等人將基因電導入完整的腸系膜動脈獲得了成功。電穿孔已經被證實確實是進行體基因/藥物轉移方面一項有前途的技術,有許多新奇的用途。BTX公司特制的2針陣列電極、Genetrodes、卡鉗電極、Tweezertrodes提供將基因侵入性以及侵入性轉移入組織的方法。
卵內基因轉移(IOGD) (系統:ECM830)
Muramatsu等人(1997)比較了3種轉染方法用于將外源基因轉入早期雞胚進行表達。他發現與脂質體轉染及基因槍相比,電穿孔是最有效的方法。Takeuchi等人(1999)使用電穿孔技術將早期雞胚轉染了tbx5及tbx4基因,以確定肢芽的翅/腿標志。
對于這種用途已經開發出特用的電極。Genetrodes、L形狀針電極,被用于測定雞胚及靶向組織的特定區域。許多研究人員已經轉染了眼、心或者肢體組織,方便了發育生物學方法的進一步研究。剛上市的足控開關具有遙控功能,是ECM830可以在不需要手操作的情況下進行激活,這對于卵內、體內以及體外胚胎用途非常重要。
體外胚胎基因轉移(IVEGD) (系統:ECM830)
Tasaki等人(1999)討論了使用電穿孔在體外小鼠胚胎方面的運用。小鼠胚胎有柱狀的結構而且有比家禽更多胚胎培養基操作需求。有可能對胚胎進行電穿孔用于異位表達研究。在小鼠中后腦部的基因表達已經被觀察。這個技術也用在交配后9.5天小鼠胚胎,以研究Hu基因在神經分化中的功能。BTX為這些目的提供一種全新的電極:Genepaddles。