某些真核動物細胞,比如原代的T細胞,神經細胞,和干細胞等,其特性決定了被廣泛使用的脂質體轉染等化學試劑法必定不可能獲得可接受的轉染效果。而病毒轉染的繁瑣程序和潛在危害性又使得大規模應用病毒來解決這些細胞的轉染實驗成為實驗者不愿意選擇的路徑。
15年前Amaxa技術出現,改進了古老的電轉技術,針對真核細胞做了電擊波形和能量優化,又特別提出了保護細胞在電擊瞬間的保護液(轉染液)配方,從而大幅提高了這些原代真核細胞電轉的效率和存活率,由于電轉導致的DNA進入細胞特別快,從而蛋白表達也可在幾個小時內觀察到,由此amaxa公司特別“制造”了一個詞“核轉染”來說明這種技術的優越之處。由此,Amaxa定義了第二代電轉技術。(Amaxa公司后來被Lonza公司收購,進來逐漸被稱為Lonza核轉染儀)
15年前,Amaxa技術是革命性改進,但是隨著人們越來越多的使用amaxa電轉設備,還是逐漸暴露出其一些固有缺陷。
amaxa技術基于美國ATCC所謂“標準”細胞而設定,但實際上實驗室內使用的細胞都是本實驗室或者友好實驗室擴增傳代一代一代傳下來的,其和ATCC標準細胞早已千差萬別。對于電轉這種在刀尖上跳舞:“增加一分則細胞電死,減少一分則細胞電不進去”的原理,這種細胞性狀的細微差別就導致了電轉效果的巨大差別,這就是為什么大多數人反饋,達不到amaxa標準實驗Protocol上的電轉效果:別人明明是60%轉染效率,為什么我死活做出來就只有30%?
由于Amaxa設備是按照細胞類型編碼轉染程序,而為了防止技術泄密,其采用了過度保護的措施,每個程序編碼代號完全是亂碼字母數字,導致用戶完全無法針對本實驗室細胞對amaxa程序進行優化調整。也就是說,一旦轉染效果不理想,排除其它因素以外,如果確認細胞不標準,Amaxa/Lonza的技術人員就只能建議你去買ATCC的標準細胞來滿足達到amaxa技術的效果。這是典型的“削足適履”,全球實驗者對此意見都非常的大。
Amaxa技術考慮到了電擊和化學保護試劑的問題,但是在基本的電擊杯設計上依然保守了,采用了古老的狹縫U型電擊杯(第一代BioRad電擊技術采用的普通電擊杯)。這種電擊杯設計從電學物理原理上就必然會出現液面和貼壁區域大量細胞電死的問題。由于電擊杯的電學物理特性是整個儀器電學設計的核心基礎,改進電擊杯設計將導致整個機器系統都要重新設計,Amaxa設備已經無法改變。更重要的是,其它電擊杯設計已經被其它公司專利保護了,這包括我們下面提到的國產新第三代電轉設備的核心設計,amaxa技術已經被阻擊,進一步改進升級的空間被堵死了。
Amaxa技術只有100ul和更小的20ul體系。100ul體系一次電轉也就是10^6級,這和脂質體/病毒轉染可適應10^6-10^9不可同日而語。這也是很多人為什么不選擇電轉路徑的重要原因之一。由于Amaxa已經選擇了狹縫U型電擊杯的路線,這導致其無法加大細胞轉染量這一難題。近兩年Amaxa/Lonza公司推出了可一次做10^7-10^8轉染的新機器,但是基本原理依然基于100ul電轉反應體系,無非是采用了復雜的流體系統,通過多次自動連續進樣,從而把一個本來一次可以完成的1ml或者10ml轉染分成了連續的10次或者100次轉染而已??梢钥吹竭@種錯誤技術路線導致這種解決方案的機器構造復雜而價格昂貴,而耗材成本更是天價:一兩萬人民幣耗材做一個108細胞的轉染,你能接受嗎?
現在,在電轉這一細分的細胞生物學高科技領域,中國人的科研力量已經出現!已經落地實現商業化。已經加入激烈的市場競爭,正面挑戰amaxa技術!已經在美國和中國多個重要科研院所(都是具有多臺amaxa設備,多年amaxa使用經驗的實驗室)得以驗證,成功改寫了用戶的看法,實現了商業市場競爭的勝利。
Celetrix電轉儀,有幾大核心技術突破。
第一,重要的核心創新:加壓電擊管替代傳統U型電擊杯的設計。
加壓電擊管看起來和生物學實驗中使用很多的凍存管樣子類似,可是把它變成電擊管,卻從來沒有人想到。這種利用封閉電化學效應的獨特創新使得真核細胞受到電擊的瞬態極為穩定可靠,是基本原理的革新,從根源上解決了老式的電極杯和毛細管內電場不均勻的問題。從而奠定了它具有更高電轉效率和更高細胞存活率的基礎原理的優越性。從實踐看來,加壓電擊管在瞬間大電壓產生電轉效應后,極少觀測到細胞死亡的“白沫”,充分說明了其核心理論的正確性,為進一步改進和發展這一新時代的電轉技術提供了基本物理基礎。目前這一電擊管設計已經申請了美國和中國專利,從而堵死了amaxa技術進一步改進的空間。
第二,可以通過簡單擴大加壓電擊管的容積來實現大容量細胞電轉。
這種電擊管的新一代設計提供了一種可能,只要獲得大能量電流的控制能力,理論上就可以通過簡單增大電擊管的容積來實現一次性的大容量細胞電轉。目前Celetrix已經可以提供一次性電擊1ml (約10^8細胞)的設備,無論從結果的可靠性(一次電轉,而不是10次100ul電轉相加),簡單易用,耗材成本大幅度降低等角度,這都是未來大容量細胞電轉的必然發展趨勢。
第三,針對Amaxa技術的缺陷,使得用戶自調節電轉參數稱為簡單易用的事情。
用戶簡單調節一兩個數值,就可以微調細胞電轉條件,從而獲得真正的“自己實驗室的細胞”的適合電轉條件,而不是這一類(比如:Amaxa設備上 人T細胞類 的固定程序,固定電轉參數)的參數,從而能得到符合當前實驗室細胞情況的結果。
第四,針對Amaxa技術非常高昂的試劑耗材價格,Celetrix大幅降低了日常使用成本,只有Amaxa同等條件(100ul體系)的約50-60%價格。如果用戶電轉更多容量,Celetrix提供200ul一次,和1ml一次的容量,那節約的試劑耗材就更是只有幾分之一甚至十分之一了。這就是核心技術改進帶來的成本優勢。
目前,Celetrix剛剛面試不到兩年,但已有美國耶魯大學,哈佛大學,NIH;也有中國國內的中科院,北京大學,等近百家實驗室使用,這些使用者都是原Amaxa技術的重度使用者,非常了解兩者之間的區別,他們的選擇不僅僅是對中國技術和產品的信任,根源還是對第三代電轉技術(如果說Amaxa技術是第二代電轉技術)優越性的認可。
達科為生物作為Celetrix產品在中國的總代理商,歡迎使用過Amaxa產品的科研人員來電來信咨詢和進行對比測試。我們愿為這一優秀民族工業產品和世界性的創新產品提供力所能及的支持和服務。