pistolet genowy

Stacjonarne działo genowe

Pistolet genowy (angielski pistolet genowy ) jest urządzeniem, który służy do DNA z użyciem cząstek w komórkach (Engl. Strzelać bombardowanie cząstkami lub transfekcji biolistyczne do bio-balistycznych ). Poza transformacją protoplastów i transformacją za pośrednictwem agrobakterii , bombardowanie cząstkami pistoletem genowym jest uznaną metodą wytwarzania organizmów transgenicznych lub przejściowej transfekcji w celu wytworzenia odpowiedzi immunologicznej .

Historia rozwoju

Koncepcja pistoletu genowego została wymyślona przez Edwarda Wolfa i Nelsona Allena z Cornell Nanofabrication Facility oraz fizjologów roślin Johna Sanforda i Theodore'a Kleina z Cornell University w 1987 roku. Prawa do komercjalizacji produktów zostały sprzedane firmie DuPont w 1990 roku .

Oprócz komentarza twórców, że metoda powinna być powszechnie stosowana do wprowadzania substancji do żywych komórek, główny nacisk kładziono pierwotnie na opracowanie metody transformacji roślin, które nie były dostępne za pomocą innych metod transformacji . Na przykład w czasie opracowywania metody nie było możliwe przekształcenie jednoliściennych za pomocą Agrobacterium tumefaciens . Prawie wszystkie rośliny można transformować metodą bombardowania cząsteczkowego , a plazmidy można również wprowadzać do plastydów . Chociaż rośliny same nie posiadają plazmidów, mogą zintegrować plazmidowy DNA na cząsteczkach z własnym genomem . Transfekcja jest albo przejściowa, tj. tylko tymczasowa, albo stabilna z dziedziczeniem w kolejnych pokoleniach poprzez integrację DNA z genomem. W międzyczasie jednak opublikowano protokoły transformacji za pomocą agrobakterii dla wszystkich ziaren jednoliściennych, w tym kukurydzy i jęczmienia .

Pistolet genowy został po raz pierwszy użyty na zwierzętach w 1990 roku, a od 1993 roku był również używany do celów immunizacji. Służy do tego wariant mobilny w postaci pistoletu wysokociśnieniowego połączonego z butlą ciśnieniową azotu. Zasilanie zapewnia bateria 9 V.

Tekstura cząstek

W większości przypadków cząsteczki składają się ze złota lub wolframu i są pokryte plazmidowym DNA. Strzelanie odbywa się pod ciśnieniem gazu. Twórcy metody początkowo wykorzystywali cząstki wolframu o średnicy 4 µm. Ostatnio stosuje się głównie mniejsze cząstki, na przykład cząstki złota o wielkości 1,0 µm lub 0,6 µm. Można udowodnić, że mniejsze cząstki znacznie zwiększają efektywność tworzenia roślin transgenicznych przy bombardowaniu. Cząstki są pokryte poliaminą (np. spermidyną ) w celu poprawy adsorpcji DNA na cząsteczkach. Po powłoce DNA następuje zwykle ostateczna powłoczka polimerem kationowym (np. poliwinylopirolidonem ) w celu poprawy wydajności transfekcji.

Tkanka docelowa

Na przykład tkankę naskórkową lub materiał kalusa można stosować jako tkankę docelową ( cel ) do wytwarzania roślin transgenicznych . Cząsteczki penetrują jednocześnie tysiące komórek i umożliwiają wprowadzenie DNA do komórek in situ .

Zalety i wady

Bombardowanie cząsteczkami ma tę zaletę, że w większości przypadków jest bardziej skuteczne, ale liczba stabilnych integracji obcego DNA do genomu jest w większości przypadków niższa w porównaniu z transformacją agrobakteryjną. Należy również wziąć pod uwagę wysokie koszty zakupu i eksploatacji armaty genowej. Transformacja protoplastów i transformacja Agrobacterium są znacznie bardziej opłacalne tutaj.

Dla celów szczepień komórkowej ekspresji i prezentacji peptydów do głównego kompleksu zgodności tkankowej MHC-I wykazują komórkową odpowiedź odpornościową . Dalsze cechy charakterystyczne to wysoka powtarzalność przy stukrotnie mniejszej dawce w porównaniu do domięśniowej iniekcji plazmidów oraz ekspresja in situ z prawidłowym fałdowaniem białka i wszystkimi modyfikacjami potranslacyjnymi . Proces jest bezigłowy i nie wymaga łańcucha chłodniczego .

Zobacz też

linki internetowe

Indywidualne dowody

  1. ↑ Sanford, JC, TM Klein, et al. (1987). Dostarczanie substancji do komórek i tkanek w procesie bombardowania cząsteczkami. Journal of Particulate Science and Technology 5: 27-37.
  2. ↑ a b c d e f Klein, TM, ED Wolf, et al. (1987). Mikropociski o dużej prędkości do dostarczania kwasów nukleinowych do żywych komórek. Natura 327 (6117): 70-73.
  3. ↑ Ishida, Y., Y. Hiei, et al. (2007). Transformacja kukurydzy za pośrednictwem Agrobacterium. Protokoły natury 2 (7): 1614-1621.
  4. ↑ Ishida, Y., H. Saito, et al. (1996). Wysokowydajna transformacja kukurydzy (Zea mays L.) za pośrednictwem Agrobacterium tumefaciens. Biotechnologia przyrodnicza 14 (6): 745-750.
  5. ↑ Tingay, S., D. McElroy, et al. (1997). Transformacja jęczmienia za pośrednictwem Agrobacterium tumefaciens. Dziennik roślin 11 (6): 1369-1376.
  6. ↑ N. Yang, J. Burkholder, B. Roberts, B. Martinell, D. McCabe: Transfer genów in vivo i in vitro do komórek ssaków przez bombardowanie cząstkami. W: PNAS 87: 9568 (1990)
  7. ↑ JB Ulmer, JJ Donnelly, SE Parker, GH Rhodes, PL Felgner, VJ Dwarki, SH Gromkowski, RR Deck, CM DeWitt, A. Friedman: Heterologiczna ochrona przed grypą przez wstrzyknięcie DNA kodującego białko wirusowe. W: Nauka 259 (5102): 1745-9 (1993)
  8. ↑ a b c B. R. Frame, HY Zhang, et al. (2000). Produkcja kukurydzy transgenicznej z bombardowanego kalusa typu II: Wpływ wielkości cząstek złota i morfologii kalusa na efektywność transformacji. Biologia komórkowa i rozwojowa in vitro – roślina 36 (1): 21-29.
  9. ^ S. Wang, S. Joshi, S. Lu: Dostarczanie DNA do skóry przez bombardowanie cząsteczkami. W: Metody w biologii molekularnej. Tom 245, 2004, s. 185-196, PMID 14707379 .
  10. ↑ TM Pertmer, MD Eisenbraun, D. McCabe, SK Prayaga, DH Fuller, JR Haynes: Immunizacja kwasem nukleinowym za pomocą pistoletu genowego: wywoływanie humoralnych i cytotoksycznych odpowiedzi limfocytów T po naskórkowym dostarczeniu nanogramowych ilości DNA. W: Szczepionka 13 (15): 1427-30 (1995).