既然敲不开门,那就拿火药手枪直接轰进去!康奈尔教授如何造出硬核的“基因枪(Gene Gun)”?
1987 年 10月6日 · Bio-Rad 基因枪(Biolistic PDS-1000/He / Helios Gene Gun)与微米级金粉
你知道吗?
当全世界的生化学家都在苦思冥想怎么配制更温柔的化学转染试剂时,康奈尔大学的教授掏出了一把装填 .22 火药空包弹和纯金粉末的真枪。
搞哺乳动物细胞(如 293T 或 F9)转染的人非常幸福,滴几微升脂质体(Lipofectamine)或者做个电穿孔,质粒 DNA 就乖乖钻过柔软的磷脂双分子层细胞膜了。但搞植物分子生物学的人在 20 世纪 80 年代却差点哭晕在厕所:植物细胞外面套着一层厚实坚硬如防弹衣的纤维素与果胶细胞壁,脂质体根本撞不开;而当时唯一的搬运工“根癌农杆菌”又极其挑食,只爱感染双子叶植物,面对养活全人类的水稻、玉米、小麦等单子叶禾本科作物完全束手无策!
1983 年底,康奈尔大学的园艺学教授 John Sanford 在用激光给花粉打孔失败、去捉松鼠的路上,突然和机电工程师 Ed Wolf 聊出了一个疯狂到极点的主意:“既然钻不进去,我们能不能把 DNA 裹在重金属铅弹上,拿把枪直接轰穿细胞壁?
”同事们都以为他疯了,但他们真的买来一把十字弓和气步枪,最后定制了一把装填 .22 口径火药空包弹的真枪装置!他们把质粒 DNA 沉淀包裹在直径仅 1 微米的钨粉或纯金粉(金的密度极大且化学性质绝对惰性、不毒害细胞)表面,涂在塑料宏观弹托上;扣动扳机的瞬间,火药爆炸推着弹托以每秒 400 米的超音速撞上挡板,微米金粉颗粒像霰弹一样飞出,直接洞穿洋葱表皮细胞的细胞壁却不撑破细胞!
1987 年 10 月这项“生物弹道学(Biolistics)”发表在《Nature》上,后来改进为高压氦气驱动并由杜邦与 Bio-Rad 商业化,成了植物转基因与 DNA 疫苗递送的一代传奇。