西北大学 该图描绘了输送/取样系统
学分:西北大学麦考密克工程学院 注射了游离核酸的细胞系被广泛用于药物发现和疾病建模
为了避免基因上的混合细胞群，研究人员使用稀释技术来选择单细胞，然后产生相同的细胞系
然而，限制稀释的途径是乏味和耗时的
西北大学研究人员的一项新研究表明，纳米计数探针电穿孔(NFP-E)，一种将分子输送到单细胞的工具，可以解决这个问题，并可能导致药物筛选和设计患者特定疗程的新应用
由西北工程大学的奥拉西奥·埃斯皮诺萨领导的包括乔舒华·莱纳德在内的团队展示了NFP电子公司的多功能性——该公司利用电力将DNA或RNA导入细胞
它还可以在多种动物和人类细胞类型中递送蛋白质和质粒，并具有剂量控制
该团队包括约翰·凯斯勒、干细胞生物学的肯和露丝·戴维教授以及西北大学范伯格医学院的神经病学和药理学教授
这种新方法可用于研究疾病或细胞疗法
在前者中，基因组被操纵
在后者中，基因编辑发生在细胞中，如用免疫疗法治疗癌症的T细胞
通过使用单细胞电穿孔，即使用电脉冲将脱氧核糖核酸或核糖核酸引入单细胞的过程，这种过程会短暂地打开细胞膜上的孔，他们的工作显示了NFP-埃如何实现对两个共转染质粒的相对表达的精细控制
此外，通过将单细胞电穿孔与延时荧光成像配对，他们的研究揭示了电孔闭合的特征时间
电穿孔前的取样
学分:西北大学麦考密克工程学院 “我们展示了NFP电子技术在操纵多种细胞类型方面的潜力，分子货物的化学计量控制可用于进行药物筛选、细胞治疗和合成生物学的广泛研究，”埃斯皮诺萨说
南希·J
法利，制造和企业家教授，机械工程教授，生物医学工程教授，土木和环境工程教授
目前，生物分子可以通过多种方式进入细胞:病毒载体；化学载体，如细胞穿透肽和聚合物纳米胶囊；脂质体和大量电穿孔
“将生物分子输送到细胞中有许多策略，但每种策略都有其局限性，”化学和生物工程副教授、查尔斯·迪林·麦考密克卓越教学教授伦纳德说
“例如，化学载体传递的速度相对较慢，对细胞有毒性；病毒载体通常是有效的，但是会引起不利的免疫反应和插入性遗传毒性
任何传统方法的使用通常需要大量的努力来根据待递送的细胞类型和分子来优化方案，因此，易于推广的生物分子递送策略将提供一些有意义的优势
" 新的NFP电子系统能够以超过95%的效率和超过90%的细胞生存能力将单个细胞的脱氧核糖核酸、核糖核酸和蛋白质输送到不同的永生化细胞系和原代细胞中
埃斯皮诺萨说:“结果表明，细胞膜再密封时间与脉冲电压和电穿孔脉冲数成非线性关系，在中间值达到最大值。”
“这意味着长脉冲时间或高电压似乎不是有效的分子跨膜运输所必需的
该特征对于获得高运输效率同时将细胞毒性保持在最低是重要的
" 电穿孔后的取样
学分:西北大学麦考密克工程学院 使用单细胞电穿孔技术，研究人员能够理解基于局部电穿孔的细胞取样中涉及的转运机制
无损瞬时单细胞取样的一个障碍是提取的少量胞质溶胶(细胞内的液体)，这使得测试或检测核糖核酸序列或蛋白质变得困难
研究表明，膜再密封时间的缩放是各种电穿孔参数的函数，提供了对脉冲后电孔动力学的洞察
埃斯皮诺萨说:“这项工作旨在了解如何在不影响细胞的情况下增加细胞溶质的取样量。”
“这可以指导研究团体设计实验，以基于电穿孔的细胞内分子取样为目的，用于时间细胞分析
" 这项研究与以前的工作有关，以前的工作开发了一种微创的细胞取样方法，可以重复多次
早期的研究使用电脉冲从细胞质中提取酶，这有助于理解孔隙形成和闭合的动力学
这篇题为“纳米探针电穿孔实现多功能单细胞胞内递送和脉冲后电穿孔动力学研究”的论文发表在10月2日的《小》杂志上
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