Нанофонтанный зонд для электропорации: новый инструмент для трансфекции отдельных клеток

Исследователи из Северо-Западного университета разработали новый метод доставки молекул в отдельные целевые клетки через временные поры в клеточной мембране. Технология может найти применение в доставке лекарств, клеточной терапии и смежных биологических областях.

Массовая электропорация — популярный метод трансфекции клеток (введения молекул, например, нуклеиновых кислот или белков, для изменения свойств клетки). Однако, поскольку электрические импульсы применяются ко всей клеточной суспензии, это приводит к гетерогенности популяции и часто к низкой жизнеспособности клеток.

Новый метод, названный наноФонтанным Зондом Электропорации (NFP-E), решает эти проблемы. Он позволяет доставлять молекулы в целевые клетки через временные нанопоры, создаваемые локализованным электрическим полем на небольшом участке мембраны. Дозировку можно контролировать, варьируя длительность электрических импульсов, что обеспечивает беспрецедентный контроль над трансфекцией.

"Это действительно захватывающе. Способность точно доставлять молекулы в отдельные клетки необходима исследователям в биотехнологиях для продвижения современных методов терапии, диагностики и доставки лекарств в сторону персонализированной медицины", — сказал один из авторов работы, профессор Хорасио Эспиноза.

Как работает NFP-E:

• Технология основана на нанофонтанном зонде (NFP), разработанном в лаборатории Эспинозы.
• Чип NFP-E представляет собой массив микромеханических кантилеверных зондов с интегрированными микрофлюидными каналами.
• Система объединяет зонд с электродом и системой управления жидкостью, что позволяет контролировать позицию с помощью микроманипулятора или атомно-силового микроскопа.
• Весь процесс трансфекции и последующий клеточный ответ можно наблюдать в оптический микроскоп.

Результаты и перспективы:

• С помощью NFP-E успешно трансфецировали клетки HeLa полисахаридами, белками, ДНК-шпильками и плазмидной ДНК.
• Метод демонстрирует селективность по отдельным клеткам, высокую эффективность трансфекции (до 95%) и очень высокую жизнеспособность клеток (до 92%).
• Технология разрабатывается для коммерциализации стартапом iNfinitesimal LLC и, как ожидается, станет доступна в конце 2013 года.

Исследование "Nanofountain Probe Electroporation (NFP-E) of Single Cells" было опубликовано 7 мая в журнале Nano Letters.