基因操作法重大突破:用水雾轰击细胞

【字体: 时间:2008年01月21日 来源:生物通

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  为了做到这些,就必须将外源或合成的DNA引入到寄主细胞中。现在,日本的研究人员发明了一种可能取代传统基因工程过程的新方法。这项公布在Angewandte Chemie杂志上的研究中,研究人员用电喷的水滴轰击细胞。

  

生物通报道:遗传工程产品变得越来越不可或缺了。例如,基因改造的细菌生产胰岛素。将来,基因疗法还有可能将基因引入到患病体的细胞中,从而使它们能够弥补身体的功能缺陷。

 

为了做到这些,就必须将外源或合成的DNA引入到寄主细胞中。现在,日本的研究人员发明了一种可能取代传统基因工程过程的新方法。这项公布在Angewandte Chemie杂志上的研究中,研究人员用电喷的水滴轰击细胞。

 

有几种方法能够将DNA转移到寄主细胞中。在最简单的情况下,外源DNA通过被穿孔的细胞膜进入到细胞内。病毒和质粒能够作为基因运送载体,并且利用一种“粒子枪”能够将遗传物质注射到细胞内。这些方法都有其劣势:会严重损伤脆弱的细胞或者费用昂贵和过程复杂。

 

由Takafumi Sakai领导的Saitama大学的一个研究组开发出一种可能取代这些传统方法的新技术:它们用微小的带电水滴轰击细胞。这种水滴能在细胞膜上打出非常微小的孔,外源的DNA分子能够通过这个孔进入细胞内。一分钟后,这种孔会闭合起来,即使再精巧的细胞都能在此过程中存活下来并且不会有损伤。

 

这种方法的基础是一种叫做电喷雾(electrospray)技术,这种技术已被成功用于质谱仪中。在这个过程中,极其微小的钢毛细管顶端处于一种高电压下。带电荷的水滴从这个毛细管出来,并且被喷成微米或纳米级的液滴。这些带电微滴在一个电场中被加速,并喷向盛放有细胞的盘。

 

这种方法的有点在于:它适合从哺乳动物细胞培养物到细菌以及活组织的各种细胞类型,并且在鸟类胚胎中被验证。当然,必须没有会损坏细胞的细胞毒性制剂;需要使用纯净的水或一种细胞耐受盐溶液。整个装置简单、成本低,并且很轻便。(生物通雪花)

 

背景知识:

 

基因导入(或基因转导)

 

将外源性基因(或基因组DNA)采用分子生物学技术人工地导入细胞,观察它在细胞中的表达,研究其生物学特性和功能,这种把基因导入细胞中的技术称为基因转导(gent transfer)或称基因转移,也简称为导入。是研究基因表达、结构和功能的重要研究手段。

 

基因转导的种类:

 

目前基因转导技术很多,可根据研究目的、对象和实验条件加以选择。

1、染色体转导:将染色体(甚至是全套染色体)和分离提取的细胞核或DNA大分子片断,可采用细胞融合或细胞显微注射法将染色体或染色体片断导入细胞内并与受体细胞(或称宿主细胞)发生DNA整合,研究整合的细胞特性和功能,这种转导称为染色体转导,这项技术在细胞融合和单克隆抗体杂交瘤技术中已介绍,本章从略。

 

2、基因转导:将已克隆到的目的基因(或基因的DNA片断或序列),转导入离体细胞中进行表达的方法称基因转导,它有两类:一类是将目的基因转导入体外培养的细胞,另一类是导入从体内取出的细胞中,观察目的基因在细胞中表达,这项技术称基因转染(gene transfection)

 

体外培养的人体细胞可以是已建立的细胞系()包括二倍体正常细胞。如同体内细胞,如淋巴细胞、LAK细胞、TIL细胞等,基因导入后再回输体内,已用于基因治疗(gene treatment),另一类是将已克隆化的目的基因导入受精卵,导入基因后的受精卵植入子宫,发育成胚胎和个体,可在胚胎期和出生后观察目的基因在整体内的表达,此项技术称转基因技术(transgenic technique,转基因技术所产生的动物称转基因动物(transgenic animal)。基因转染的方法常用磷酸钙法、脂质体介导法、电击法(电穿孔技术)DEAE葡聚糖法、细胞显微注射法等,这均属于物理、化学方法的转基因技术,此法转入至细胞内的基因一般均不与细胞染色体发生整合,而是在细胞质呈现暂时性表达,但不持久,随时间推移而逐渐减弱或消失,为了使目的基因进入细胞后能与细胞基因组DNA发生整合、产生永久性的表达,常用病毒载体将目的基因导入细胞,并发生整合,如用逆转录病毒、疱疹、腺病毒等改建的病毒载体、因此基因细胞内转导技术可归纳如下:

 

细胞融合技术;染色体转导;染色体转导(显微注射法);基因细胞内转导;

基因转染 磷酸钙沉淀法、电击法、脂质体法、(体细胞) 显微注射法、逆转录病毒等病毒介导法;基因转导 ;其它转基因技术(生殖细胞)

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