基因脉冲导入仪及其在动物肿瘤治疗上的应用.pdfVIP

技术与应用 生命科学仪器2006第4卷／4月刊 基因脉冲导入仪及其在动物肿瘤治疗上的应用 龚元元1，孙云L2，赵军发1，童峥嵘1，袁其平1，徐宝强1 (1．天津理工大学光电信息与电子工程系，天津300191；2．中国民航学院，天津300300) 摘要 本文介绍了电穿孔技术的原理和天津理工大学自行研制的基因脉冲导入仪LN一301的系统组成。使用该系统在 昆明小白鼠进行肿瘤治疗实验，实验结果表明：基因脉冲导入仪有利于肿瘤的治疗。 关键词 电穿孑L，基因脉冲导入仪，肿瘤治疗 1 电脉冲对细胞的作用机理 胞膜电阻、R02一细胞质电阻 1．1研究细胞电穿孑L目的和意义 细胞电穿孑L是一种生物工程新技术，它可使细胞 可逆穿孔，从而导入外源RNA、DNA蛋白分子和各种 小分子，产生具有新的生物性状的转化细胞株。由于 细胞电穿孑L技术的高效性、低毒性、普适性和可控性， 自发明创造以来的短短20年里已广泛应用于细胞工程 和基因工程各个方面。近年来国内外又将电穿孔技术 应用于基因治疗、药物增敏、临床医学等诸多方面，给 医疗技术带来了一场革命。 图1细胞的等效模型 21世纪是生物工程的时代，现代电穿孔技术不断 完善，在应用领域出现了方兴未艾的局面，有着巨大 外加电场之所以能够击穿细胞膜，主要是因为细 的应用潜力。因此分析研究细胞电穿孔的机理，研制 胞膜基本上是一个绝缘体，两面浸在含离子的电解质 我国具有自主知识产权的电转基因仪器和与之配套的 溶液中，当外加电场时，引起膜两边的电解质离子极 多种电极，将具有重大意义，不仅会推动我国的生物 化，而形成了外加的膜电位以忙1。 工程的发展，而且必将产生良好的经济和社会效益。 若细胞为球形，悬浮在溶液里并处于电场中，如 1．2细胞膜电穿孔的基本原理 图2所示，因此可以得到外电场诱导的膜电位表示为 细胞膜厚度约为7．5—10…，在高倍电镜下细胞膜 呈现为平行的三层结构，这种结构不仅见于各种细胞 的细胞膜，亦见于各种细胞器的膜性结构，如线粒体 心2器 膜、内质网膜、溶酶体膜等，因而它被认为是一种细 式中：仅为细胞半径，耳为外电场强度，0为给 胞中普遍存在的基本结构形式。细胞膜的化学组成主 定的膜位置与电场方向间夹角，∞为电场角频率，下为 要是脂类、蛋白质和糖类。在正常的生理机能状况下， 弛豫时间。当外加交流电场频率足够低，即∞T远小于 细胞膜能较好地阻碍离子和亲水分子的传输。但是，当 1时，方程(1)变为稳态条件下的膜电位： 施加强度为KV／em、持续时间为级的电脉冲刺激细胞 cos0 圪=1．5以o (2) 膜时，细胞膜会出现微孑L，同时电导率发生改变，当增大 外加电场，使施加在细胞膜上的跨膜电场超过膜的绝缘 强度时，电导率将激增，能够在时间内达到1SIcm2。最 昂较小时，跨膜电压刚达到临界击穿电压，细胞膜发 终，导致细胞膜阻碍微粒渗透能力的降低。细胞的等 生可逆电穿孔。否则，跨膜电压大于临界击穿电压，细 效模型见图1所示。其中：Cs一悬浮液电容、Rs一悬浮液胞膜将出现大面积穿孑L，这种情况往往导致膜的不可 电阻、Com一细胞膜电容、Cnm一细胞核电容、Rn一细 修复，细胞膜发生不可逆穿孔但1。细胞在外界电场中的 46 万方数据