研究表明，细胞微扰系统可能有医学应用

注射了游离核酸的细胞系被广泛用于药物发现和疾病建模。为了避免混合细胞群，研究人员使用稀释技术选择单个细胞，然后产生相同的细胞系。然而，有限稀释法既繁琐又耗时。

西北大学研究人员的一项新研究表明，纳米喷泉探针电渗(NFP-E)，一种将分子输送到单细胞的工具，可以解决这个问题，并可能导致药物筛选和设计患者特异性治疗程序的新应用。

由西北工程大学的奥拉西奥埃斯皮诺萨和乔舒华莱纳德领导的研究小组展示了NFP电子公司的多功能性，该公司利用电将DNA或RNA导入细胞。它还可以通过剂量控制在各种动物和人类细胞类型中递送蛋白质和质粒。该团队包括约翰凯斯勒，西北大学范伯格医学院干细胞生物学教授和神经病学及药理学教授。

这种新方法可用于研究疾病或细胞疗法。前者是操纵基因组。在后者中，基因编辑发生在T细胞等细胞中，通过免疫疗法治疗癌症。

利用单细胞电穿孔，即利用电脉冲将DNA或RNA导入单细胞的过程，细胞膜上的小孔被短暂打开，他们的工作显示了NFP-E是如何实现对两个共基因相对表达的精细控制的。转染的质粒。此外，通过将单细胞电穿孔与延迟荧光成像配对，他们的研究揭示了孔闭合的特征时间。

埃斯皮诺萨说：“我们已经展示了NFP电子技术在操纵各种细胞类型、化学计量控制分子货物方面的潜力，并且可以用于广泛的药物筛选、细胞治疗和合成生物学研究。”James n .和Nancy J. Farley是制造和创业学教授，也是机械工程和(礼貌的)生物医学工程以及土木和环境工程的教授。

目前，生物分子可以通过多种途径进入细胞：病毒载体；化学载体，如细胞穿透肽和聚合物纳米胶囊；脂质体和批量电穿孔。

“将生物分子输送到细胞中有许多策略，但每种策略都有其局限性，”化学和生物工程副教授、查尔斯迪林麦考密克卓越教学教授伦纳德说。“比如化学载体转移速度比较慢，可能对细胞有毒性；病毒载体通常是有效的，但会引起不良免疫反应和插入基因毒性。使用任何传统的方法通常需要大量的努力来根据细胞方案优化要输送的类型和分子。因此，易于推广的生物分子递送策略将提供一些有意义的优势。”

新的NFP-E系统可以将DNA、RNA和蛋白质单细胞以95%以上的效率和90%以上的细胞活力输送到不同的永生化细胞系和原代细胞。

埃斯皮诺萨说：“结果表明，细胞膜再密封时间与脉冲电压和电穿孔脉冲数呈非线性关系，在中间达到最大值。”。“这意味着长脉冲时间或高电压似乎不是有效的分子跨膜运输所必需的。这一特性对于实现高运输效率，同时将细胞毒性保持在最低水平非常重要。”

利用单细胞电穿孔技术，研究人员可以了解基于局部电穿孔的细胞取样所涉及的转运机制。非破坏性时间单细胞取样的一个障碍是提取的细胞质(细胞内液体)，这使得测试或检测RNA序列或蛋白质具有挑战性。

研究表明，膜再密封时间的缩放是各种电穿孔参数的函数，这提供了对脉冲后电穿孔动力学的深入理解。

埃斯皮诺萨说：“这项工作解决了如何在不对细胞产生不利影响的情况下增加胞质溶胶样本量的需求。”"这可以指导研究团体设计实验，以基于电穿孔的细胞内分子取样为基础，用于时间细胞分析."

这项研究与以前的工作有关，以前的工作开发了一种微创的方法来对细胞进行采样，这种方法可以重复多次。早期的研究使用电脉冲从细胞溶质中提取酶，这有助于理解孔隙形成和闭合的动力学。

10月2日，在《小杂志》上发表了论文《纳米喷泉探针电穿孔实现多功能单细胞胞内递送和脉冲后电穿孔动力学研究》。