细胞的快速机械变形已成为细胞内输送大分子和纳米材料的一种很有前途的,矢量-free方法。这个协议提供了关于如何使用该系统进行范围广泛的应用中的详细步骤。
细胞的快速机械变形已成为细胞内输送大分子和纳米材料的一种很有前途的,矢量-free方法。这种技术已经显示潜在解决先前具有挑战性的应用;包括,输送到初级免疫细胞,细胞重编程,碳纳米管,量子点传递。这个矢量的无微流体平台依赖于细胞膜的机械破坏,以促进胞内递送的靶材料制成的。本文中,我们描述了用于这些微流体装置,包括装置组件中,细胞制剂,和系统操作的详细方法。这种交付方式需要的设备类型和操作条件对以前未报告应用程序的简短优化。提供的说明书是一般化到大多数细胞类型和传递材料作为本系统不需要专门的缓冲器或化学修饰/共轭的步骤。这项工作也提供的建议,关于如何提高设备的性能和无故障的拍摄与堵塞,低输送效率和细胞活力的潜在问题。
递送大分子到细胞的细胞质中的治疗和研究应用中的关键步骤。纳米颗粒介导的递送,例如,已经显示出在基因治疗1,2潜力,而蛋白质递送是在临床3和实验4的设置影响细胞功能的一个有希望的途径。其他材料,如小分子药物,量子点,或金的纳米粒子,是在应用范围从癌症治疗5,6至细胞内标记7,8,和单分子跟踪9的兴趣。
细胞膜主要是不可渗透的大分子。许多现有技术使用的聚合物纳米颗粒10,11,脂质体12,或化学修饰13,以促进膜破裂或内吞递送。在这些方法中,输送效率和细胞存活率通常是依赖于次结构Ë目标分子和细胞类型。这些方法可以在结构均匀的材料,例如核酸的递送是有效的,但通常不适合用于多结构不同的材料,如蛋白质14,15和纳米材料7的交付。而且,大多数这些方法依赖于核内体破坏机理是经常效率不高,因而留下被困在囊泡结构16多的材料。最后,往往与建立的细胞系使用而开发的方法并不很好的转化为原代细胞。
膜穿孔的方法,如电穿孔17,18和19声孔效应,在某些应用中有吸引力的选择,但是,它们是已知会引起低细胞存活率,并且可以通过目标传递材料的电荷来限制。
细胞的快速机械变形,微流体方法来交付,最近有demonstrATED其优于目前的技 术在细胞重编程20和纳米材料的输送管21的范围内。这种方法依赖于机械破碎Ø细胞膜,促进细胞内传递的存在于周围的缓冲材料。该系统已经证明使潜在的挑战先前的细胞类型( 如原发性免疫细胞和干细胞)和材料( 如抗体和碳纳米管)。本文中,用于细胞内递送的目标大分子的这些设备的一般操作进行说明。该过程推广到大多数细胞类型和交付的材料,但是,它是建议一所进行的条件一个简短的优化,详情载于我们先前报道的设计准则20,对任何以前未报告的应用程序。迄今为止,该系统已被成功地用于RNA,DNA,金纳米颗粒,量子点,碳纳米管,蛋白质的递送s和葡聚糖聚合物20,21。
所描述的实验程序( 即因子大于芯片的设计和操作速度等)的某些方面,可能需要根据系统被应用到的细胞类型和传递材料进行优化。下面地址的一些设计实验时要考虑的最常见因素的讨论。
改善对荧光标记的化合物的输送信号,需要解决的背景荧光源。表面结合和内吞作用,例如,可以通过分娩后清洗细胞5-10分钟培养或进一步加工之前去除多余的材料解决。如果选…
The authors have nothing to disclose.
我们感谢T. Shatova的实验设计和数据分析的有益讨论。 G.天堂的援助和专门知识,流式细胞仪核心在科赫研究所,并在麻省理工学院微系统技术实验室的工作人员的人员表示感谢。这项工作是由卫生部资助RC1 EB011187-02,DE013023,DE016516,EB000351国家机构的支持,部分由美国国家癌症研究所癌症研究中心支持(核心)补助P30-CA14051和MPP-09Call – 兰格-60。
Device Holder & Plastic reservoir | SQZ Biotechnologies | Holder | |
LSRFortessa Analyzer | Becton Dickinson | N/A | Flow cytometry machine used at the Koch Institute Core Facilities |
Microfluidic device | SQZ Biotechnologies | Cell Squeeze | |
O-Rings | McMaster | 9452K311 | |
Pressure system to operate device | SQZ Biotechnologies | Pressure System | |
Tweezers | |||
Ultrasound bath |