电穿孔转染(Electroporation)的暴力美学:脂质体哄不进门的硬骨头,就拿几百伏高压电轰进去!
1982 年 7月30日 · 电转杯(两侧带铝电极板)、Bio-Rad Gene Pulser / Lonza Nucleofector 电转仪
你知道吗?
既然好言相劝的脂质体敲不开免疫细胞的大门,生物物理学家干脆掏出上千伏高压电容,在细胞膜上硬生生轰出无数个纳米水孔,趁细胞懵圈的几毫秒把 DNA 塞了进去。
在实验室里,像 HEK293T 这种脾气随和的“老好人细胞”,你拿几块钱的 PEI 或者钙转就能轻松把质粒哄进门;可一旦你遇到原代 T 细胞、巨噬细胞、胚胎干细胞,或者是穿着厚厚细胞壁盔甲的大肠杆菌和酵母菌,哪怕把最贵的 Lipofectamine 倒进去,它们也高冷得连一颗质粒都不吃!
面对这群软硬不吃的“硬骨头”,德国马克斯·普朗克生物物理化学研究所的埃伯哈德·诺伊曼(Eberhard Neumann)在 1982 年 7 月《EMBO Journal》上掏出了一件简单粗暴的物理核武器——电穿孔转染(Electroporation,俗称电转)!
当你把细胞和质粒混在特制的电转杯(两侧镶着两块距离仅 的平行铝电极板)里,按下放电键的瞬间,电转仪里的巨大电容器会在几微秒到几毫秒内轰出高达几百甚至上千伏的强电场!此时,细胞膜就像一个微型电容器,跨膜电压瞬间从平时的 飙升突破 的介电击穿极限。
在狂暴的电场力撕扯下,疏水的磷脂双分子层瞬间向两侧翻折,在细胞膜上轰出成千上万个直径几纳米的亲水瞬时通道(Hydrophilic Pores),带负电的 DNA 在电泳力推动下像坐滑梯一样嗖地钻进胞内甚至细胞核!
只要脉冲时间控制得恰到好处,断电后几秒钟内,磷脂分子就会靠疏水作用自动合拢把洞补好,完成一场“九死一生”的极限手术!(千万记住:电转大肠杆菌的液体必须用超纯水洗净盐分,否则一通电就会听到啪的一声电弧炸杯巨响!)