电转百科指南：不同细胞的电转技巧，收藏了慢慢看

电转百科指南：如何提高电转染效率？技术专家总结以下八点！

2023-06-28

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Lonza 4D-Nucleofector^TM技术在免疫细胞上的关键应用

• 基因编辑：Lonza 4D-Nucleofector^TM技术可以将Crispr-Cas9、质粒等基因编辑工具有效传递到免疫细胞（特异性免疫细胞、非特异性免疫细胞、抗原提呈细胞等）中，从而精确修改细胞的遗传物质，例如敲入或敲除特定基因。基因编辑可以增强免疫细胞识别、靶向癌细胞或调节其对自身免疫性疾病反应的能力。

• CAR-T / CAR-NK等细胞疗法：电穿孔在嵌合抗原受体（CAR）T / NK等细胞疗法的发展中发挥着至关重要的作用。通过使用Lonza 4D-Nucleofector^TM技术，研究人员可以将CAR结构引入T / NK等细胞，以表达特异性识别癌细胞的受体，从而使得CAR-T / CAR-NK等细胞能够更有效地靶向并杀死癌细胞。也可以将T / NK等细胞的特异性免疫位点进行敲除、改造，从而获得通用型CAR-T / CAR-NK等。

• 抗原呈递：树突状细胞（DC）通过向T细胞呈递抗原来启动免疫反应。Lonza 4D-Nucleofector^TM技术可用于将抗原或编码抗原的核酸递送至树突状细胞，从而增强抗原呈递，并激活针对病原体或癌细胞的特异性免疫反应。

• 疫苗开发：通过使用Lonza 4D-Nucleofector^TM技术，可将编码抗原的的质粒DNA直接递送到免疫细胞中，刺激强大的免疫反应，从而产生特异性抗体和T细胞反应。

• 免疫治疗研究：电穿孔是研究免疫细胞生物学和功能的重要工具。通过使用Lonza 4D-Nucleofector^TM技术，可将各种分子（包括siRNA、miRNA、细胞因子和信号分子等）递送到免疫细胞中，以研究它们对免疫反应和治疗潜力的影响。

相关文献

• Roth, T.L., Puig-Saus, C., Yu, R. et al. Reprogramming human T cell function and specificity with non-viral genome targeting. Nature 559, 405–409 (2018).

• Akiko Seki, Sascha Rutz; Optimized RNP transfection for highly efficient CRISPR/Cas9-mediated gene knockout in primary T cells. J Exp Med 5 March 2018; 215 (3): 985–997.

• Emily C. Freund, Jaclyn Y. Lock, Jaehak Oh, Timurs Maculins, Lelia Delamarre, Christopher J. Bohlen, Benjamin Haley, Aditya Murthy; Efficient gene knockout in primary human and murine myeloid cells by non-viral delivery of CRISPR-Cas9. J Exp Med 6 July 2020; 217 (7): e20191692.

• Ma, S., Sun, B., Duan, S. et al. YTHDF2 orchestrates tumor-associated macrophage reprogramming and controls antitumor immunity through CD8+ T cells. Nat Immunol 24, 255–266 (2023).

• Chen, YP., Yin, JH., Li, WF. et al. Single-cell transcriptomics reveals regulators underlying immune cell diversity and immune subtypes associated with prognosis in nasopharyngeal carcinoma. Cell Res 30, 1024–1042 (2020).

• Chakraborty, Krishnendu, et al. "A Novel CRISPR-Engineered, Stem Cell-Derived Cellular Vaccine." bioRxiv (2021): 2021-12.

常用细胞实验方案

免疫细胞之原代细胞

Unstimulated Human T Cells

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Lonza 4D-Nucleofector^TM技术在肝细胞上的关键应用

• 基因编辑：Lonza 4D-Nucleofector^TM技术可以将外源基因或遗传物质递送进肝细胞，从而能够研究肝细胞中的基因功能、基因调控和治疗性基因传递。

• 药物代谢研究：肝细胞负责肝脏中药物的代谢和解毒。Lonza 4D-Nucleofector^TM技术可用于将药物代谢酶或转运蛋白引入肝细胞中，以研究它们在药物代谢途径中的作用。这有助于了解药物相互作用、药物毒性和新药的开发。

• 丙型肝炎病毒（HCV）研究：肝细胞是丙型肝炎病毒感染的主要靶细胞。Lonza 4D-Nucleofector^TM能够将病毒RNA或病毒基因组递送到肝细胞中，从而在丙型肝炎病毒研究中发挥了重要作用。能够帮助研究病毒复制、宿主与病毒的相互作用，并评估潜在的抗病毒疗法。

• 肝脏组织工程：Lonza 4D-Nucleofector^TM可以将特定基因或因子引入肝细胞，从而在体外或体内改善组织功能、促进组织成熟并增强肝脏再生。

• 肝病基因治疗：电穿孔有望成为针对肝病的基因治疗方法。通过使用Lonza 4D-Nucleofector^TM将治疗基因或RNA分子传递到肝细胞中，表达缺失或有缺陷的基因，从而实现潜在的疾病纠正，是潜在的治疗遗传性肝病的方法。

• 疟疾研究：疟原虫孢子体通过受感染蚊子的叮咬传播，并首先侵入哺乳动物宿主的肝脏，在肝细胞内，疟原虫孢子体进行分化，随后感染红细胞并导致疟疾疾病。Lonza 4D-Nucleofector^TM可以对疟疾寄生虫进行基因修饰，以了解基因的功能或研究疟疾寄生虫的生物学和耐药机制。

相关文献

• Laurent, V., Glaise, D., Nübel, T., Gilot, D., Corlu, A., Loyer, P. (2013). Highly Efficient SiRNA and Gene Transfer into Hepatocyte-Like HepaRG Cells and Primary Human Hepatocytes: New Means for Drug Metabolism and Toxicity Studies. In: Phillips, I., Shephard, E., Ortiz de Montellano, P. (eds) Cytochrome P450 Protocols. Methods in Molecular Biology, vol 987. Humana Press, Totowa, NJ.

• Tanner Rathbone, Ilayda Ates, Lawrence Fernando, Ethan Addlestone, Ciaran M. Lee, Vincent P. Richards, and Renee N. Cottle.Electroporation-Mediated Delivery of Cas9 Ribonucleoproteins Results in High Levels of Gene Editing in Primary Hepatocytes.The CRISPR Journal.Jun 2022.397-409.

• Chen, N., Sivalingam, J., Tan, S. et al. Plasmid-electroporated primary hepatocytes acquire quasi-physiological secretion of human insulin and restore euglycemia in diabetic mice. Gene Ther 12, 655–667 (2005).

• Tham CYL, Kah J, Tan AT, Volz T, Chia A, Giersch K, Ladiges Y, Loglio A, Borghi M, Sureau C, Lampertico P, Lütgehetmann M, Dandri M, Bertoletti A. Hepatitis Delta Virus Acts as an Immunogenic Adjuvant in Hepatitis B Virus-Infected Hepatocytes. Cell Rep Med. 2020 Jul 21;1(4):100060.

• Aly AS, Mikolajczak SA, Rivera HS, Camargo N, Jacobs-Lorena V, Labaied M, Coppens I, Kappe SH. Targeted deletion of SAP1 abolishes the expression of infectivity factors necessary for successful malaria parasite liver infection. Mol Microbiol. 2008 Jul;69(1):152-63.

常用细胞实验方案

肝细胞

Human Hepatocytes

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Lonza 4D-Nucleofector^TM技术在神经细胞上的关键应用

• 基因编辑：Lonza 4D-Nucleofector^TM技术可以将外源基因或遗传物质递送进神经细胞（神经元），从而能够研究神经细胞中的基因功能、基因调控和操纵基因表达。

• 光遗传学：光遗传学是一种利用光敏蛋白（视蛋白）控制神经元活动的技术。Lonza 4D-Nucleofector^TM技术可以将视蛋白基因传递到神经元中，在特定的神经元群体中选择性地表达这些蛋白质，从而精确控制神经元放电并研究神经回路和行为。

• 细胞标记和追踪：Lonza 4D-Nucleofector^TM技术可以将荧光标记或报告基因转入神经细胞，能够在发育、再生或疾病进展过程中标记和跟踪特定的神经元群体，为神经连接、细胞迁移和细胞命运决定等研究提供了强有力的工具。

• 神经元移植/再生医学：通过使用Lonza 4D-Nucleofector^TM技术，可将特定基因或因子引入供体神经元，从而增强细胞存活，促进整合并指导移植神经元的分化，轴突生长和功能恢复。这项技术为细胞替代疗法和神经组织工程带来了希望。

相关文献

• Tang, Yuqing, Dongju Zhao, Fan Yang, Gaoju Pang, Zuhao Sun, Jin Chang, and Yan Dou. "Hsp90 co-chaperone degradation combined with antioxidation nanostrategy to rescue tauopathy-induced Alzheimer’s disease." Chemical Engineering Journal 432 (2022): 134352.

• Johannes Vierock et al. ,WiChR, a highly potassium-selective channelrhodopsin for low-light one- and two-photon inhibition of excitable cells.Sci. Adv.8,eadd7729(2022).

• Li, Mengjia, Zhengbo Wang, Tianqi Zheng, Tianzhuang Huang, Baoguo Liu, Deqiang Han, Sumei Liu et al. "Characterization of Human-Induced Neural Stem Cells and Derivatives following Transplantation into the Central Nervous System of a Nonhuman Primate and Rats." Stem Cells International 2022 (2022).

• McSweeney, Danny, Rafael Gabriel, Kang Jin, Zhiping P. Pang, Bruce Aronow, and ChangHui Pak. "CASK loss of function differentially regulates neuronal maturation and synaptic function in human induced cortical excitatory neurons." Iscience 25, no. 10 (2022).

• Petrelli, Francesco, Valentina Scandella, Sylvie Montessuit, Nicola Zamboni, Jean-Claude Martinou, and Marlen Knobloch. "Mitochondrial pyruvate metabolism regulates the activation of quiescent adult neural stem cells." Science Advances 9, no. 9 (2023): eadd5220.

常用细胞实验方案

神经细胞

Mammalian Neural Cells

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Lonza 4D-Nucleofector^TM技术在外泌体上的关键应用

• 外泌体工程：通过使用Lonza 4D-Nucleofector^TM技术，可将特定膜蛋白、靶向配体或表面修饰转入外泌体，改变其表面特性或增强其功能，从而针对特定应用定制外泌体，例如靶向递送至特定细胞类型或逃避免疫识别。

• 外源物质递送：可使用Lonza 4D-Nucleofector^TM技术对外泌体施加电脉冲，从而使外源物质（例如核酸、蛋白质、药物、小分子等）进入外泌体中。这些进行过修饰的外泌体可以研究功能分子对受体细胞的影响，例如基因表达、信号转导途径或疾病进展，也可以用于靶向药物递送、基因治疗、免疫治疗或再生医学。

• 生物标志物分析：通过使用Lonza 4D-Nucleofector^TM技术用特定荧光染料、纳米颗粒或抗体标记外泌体，可以跟踪和识别生物样品中的外泌体，研究它们的生物分布，并研究它们作为各种疾病的诊断或预后生物标志物的潜力。

相关文献

• Trajkovic K, Hsu C, Chiantia S, Rajendran L, Wenzel D, Wieland F, Schwille P, Brügger B, Simons M. Ceramide triggers budding of exosome vesicles into multivesicular endosomes. Science. 2008 Feb 29;319(5867):1244-7.

• Yuan, J., Yang, H., Liu, C., Shao, L., Zhang, H., Lu, K., Wang, J., Wang, Y., Yu, Q., Zhang, Y., Yu, Y., Shen, Z., Microneedle Patch Loaded with Exosomes Containing MicroRNA-29b Prevents Cardiac Fibrosis after Myocardial Infarction. Adv. Healthcare Mater. 2023, 12, 2202959. 

• Zhang, Yuqing, Yanli Wang, Lianbo Shao, Xiangbin Pan, Chun Liang, Bin Liu, Yu Zhang et al. "Knockout of beta‐2 microglobulin reduces stem cell‐induced immune rejection and enhances ischaemic hindlimb repair via exosome/miR‐24/Bim pathway." Journal of Cellular and Molecular Medicine 24, no. 1 (2020): 695-710.

• Mendt M, Kamerkar S, Sugimoto H, McAndrews KM, Wu CC, Gagea M, Yang S, Blanko EVR, Peng Q, Ma X, Marszalek JR, Maitra A, Yee C, Rezvani K, Shpall E, LeBleu VS, Kalluri R. Generation and testing of clinical-grade exosomes for pancreatic cancer. JCI Insight. 2018 Apr 19;3(8):e99263.

Lonza 4D-Nucleofector^TM技术在类器官上的关键应用

• 基因编辑：Lonza 4D-Nucleofector^TM技术可以将外源基因或遗传物质用直接或间接的方式递送到类器官中，从而使得精确的基因操作以及基因功能、类器官发育和疾病建模的研究成为可能。

• 谱系追踪：通过Lonza 4D-Nucleofector^TM技术将谱系追踪标记或荧光蛋白转入类器官内的特定细胞群中，可以追踪单个细胞随时间的命运和谱系关系，这有助于理解器官发育、细胞分化和组织再生过程。

• 转录分析：Lonza 4D-Nucleofector^TM技术将RNA分子（例如mRNA或小干扰RNA）递送到类器官中，对特定细胞类型进行改造，从而研究类器官系统内的基因调控网络、信号通路和细胞反应。

• 药物筛选和开发：类器官可以作为测试个性化疗法和研究特定患者群体药物反应的平台，通过对类器官的改造，可以在更加接近生理条件的疾病模型中，评估药物疗效、毒性和药代动力学，制定治疗策略。

• 组织工程和形态发生：Lonza 4D-Nucleofector^TM技术通过将特定的生长因子、形态发生素或调节因子传递到类器官中，可以知道组织形态发生，增强细胞分化，并促进复杂的器官样结构的形成。电穿孔的技术促进了这些因素在发育中的类器官内，对时间、空间的控制。

• 基因治疗和再生医学：Lonza 4D-Nucleofector^TM技术能够将治疗基因或基因编辑工具传递到类器官中，旨在纠正遗传缺陷、促进组织再生或诱导特定的细胞行为，在再生医学领域有潜在的应用前景。

相关文献

• Dost, Antonella FM, Aaron L. Moye, Marall Vedaie, Linh M. Tran, Eileen Fung, Dar Heinze, Carlos Villacorta-Martin et al. "Organoids model transcriptional hallmarks of oncogenic KRAS activation in lung epithelial progenitor cells." Cell Stem Cell 27, no. 4 (2020): 663-678.

• Sun, Dawei, Lewis Evans, Francesca Perrone, Vanesa Sokleva, Kyungtae Lim, Saba Rezakhani, Matthias Lutolf, Matthias Zilbauer, and Emma L. Rawlins. "A functional genetic toolbox for human tissue-derived organoids." Elife 10 (2021): e67886.

• He, Z., Maynard, A., Jain, A. et al. Lineage recording in human cerebral organoids. Nat Methods 19, 90–99 (2022).

• Laperrousaz B, Porte S, Gerbaud S, Härmä V, Kermarrec F, Hourtane V, Bottausci F, Gidrol X, Picollet-D'hahan N. Direct transfection of clonal organoids in Matrigel microbeads: a promising approach toward organoid-based genetic screens. Nucleic Acids Res. 2018 Jul 6;46(12):e70.

• Nie, J., Ueda, Y., Solivais, A.J. et al. CHD7 regulates otic lineage specification and hair cell differentiation in human inner ear organoids. Nat Commun 13, 7053 (2022).

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