干货分享｜电转的定义、原理、步骤和用途

电转定义：也称为电穿孔（Electroporation，EP），是一种将遗传物质、蛋白质、药物或其他所需分子引入细胞中的物理方法，通过电脉冲在细胞膜中产生临时孔从而将分子输送到细胞中。

图1：电转

Neumann等人在1982年首次引入了电穿孔的概念。在过去的几十年里，电转取得了重大进展。最初，它仅限于简单的体外实验。它现在可用于基因转移、基因治疗、药物递送和各种体内治疗方法。

电转的原理：

电转的工作原理涉及向细胞施加电脉冲，从而在细胞膜上产生临时孔。这些孔允许分子（如DNA，蛋白质，药物和其他物质）进入细胞。

对细胞施加电脉冲会导致细胞膜的破坏。脉冲改变整个膜的电势，导致在形成细胞膜的磷脂双层中形成临时孔。这些孔允许分子穿过膜。

一旦电脉冲关闭，毛孔开始闭合，细胞恢复正常状态。当膜重新密封时，细胞吸收的一些分子被困在里面。如果电场允许膜缺陷重新密封，则为可逆电穿孔，而如果缺陷持续存在，则为不可逆电穿孔，导致细胞死亡。

一旦分子通过临时孔进入细胞，它们就可以与细胞机制相互作用，影响细胞过程和功能。

图2：电转步骤

电转步骤：

电转所涉及的具体步骤和材料可能因细胞类型和电穿孔设备而异。以下步骤提供了电穿孔过程的一般概述。

1.  准备用于电转的细胞：

首先，将感兴趣的细胞培养并生长到所需的生长阶段。然后通过离心收获细胞并重悬于适当的电转缓冲液中。还制备DNA或其他感兴趣的分子。这可能涉及分离和纯化DNA或制备所需分子的溶液。

2. 电转细胞：

细胞-DNA混合物被转移到电转杯中，该电转杯是专为电转而设计的专用腔室。将电转杯放置在称为电转仪的电转装置中。通过激活电转装置将电脉冲施加到细胞上。

3. 细胞恢复：

电转脉冲后，电转杯立即从电转装置中取出。然后让细胞在室温或冰上短暂恢复，然后再转移到正常的细胞生长培养基中。在此期间，细胞膜重新密封，引入的分子被掺入细胞中。

4. 培养和收获转染的细胞：

最后，对转染的细胞进行培养和收集。恢复期后，细胞从电转杯转移到合适的生长培养基中，以促进其存活和生长。根据实验要求，在适当的培养条件下孵育细胞。

电转的应用：

1. 电转广泛用于细菌细胞的转化，使其有能力并能够吸收外源DNA，用于各种目的，如重组蛋白生产，克隆和其他生物技术应用。

2. 电转也用于转染。与细菌转化类似，电穿孔允许通过工程化真核细胞的遗传物质来操纵真核细胞。

3. 电转广泛用于基因工程中，将外源DNA引入细胞。例如，它可用于植物细胞的转化，允许将外源DNA引入植物以进行作物改良。

4. 电转可用于输送药物和疫苗。它允许输送不容易穿过皮肤的大型物质。针对鼠疫和SARS-CoV-2等各种疾病的DNA疫苗也已开发出来，使用电穿孔作为递送方法。

5. 电转也用于基因治疗，以传递修饰或额外的遗传物质。

6. 不可逆电转用于治疗癌症。该方法使用高压电脉冲在肿瘤中引起永久性损伤和细胞死亡。

图3：电转法用于酵母细胞的转化

电转法优势：

1.   电转是一种通用方法，可用于各种细胞类型，包括细菌、酵母、植物细胞和哺乳动物细胞。

2.  电转可用于将遗传物质递送到难以转染的细胞中。

3.  电转不需要使用载体进行基因转移。这是一种安全且无毒的方法。

3.  电转可提供一致且可重复的结果。

电转法不足：

1. 如果不优化参数， 电转中使用的高压电脉冲会导致细胞损伤或细胞死亡。

2.  电转需要专门的设备，包括电穿孔器、比色皿和适当的电压设置。

3. 电转可能导致转染效率参差不齐。一些细胞可能比其他细胞更有效地吸收引入的分子。

4. 非常大的DNA片段或复杂的结构可能无法有效地输送到细胞中。

5.  电转后细胞脆弱，在恢复过程中必须小心处理以避免细胞死亡。

版权声明：标注原创仅代表原创编译，本平台不主张对原文的版权。本平台转载仅仅是出于学术交流和传播信息的需要，并不意味着代表本平台观点或证实其内容的真实性。转载文章版权归原作者所有，作者如果不希望被转载或有侵权行为，请联系本平台删除。