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挑战Amaxa,国产自主第三代电转技术

作者:admin信息来源:达科为日期:2018年06月04日打印字体:  
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某些真核动物细胞,比如原代的T细胞,神经细胞,和干细胞等,其特性决定了被广泛使用的脂质体转染等化学试剂法必定不可能获得可接受的转染效果。而病毒转染的繁琐程序和潜在危害性又使得大规模应用病毒来解决这些细胞的转染实验成为实验者不愿意选择的路径。

 

15年前Amaxa技术出现,改进了古老的电转技术,针对真核细胞做了电击波形和能量优化,又特别提出了保护细胞在电击瞬间的保护液(转染液)配方,从而大幅提高了这些原代真核细胞电转的效率和存活率,由于电转导致的DNA进入细胞特别快,从而蛋白表达也可在几个小时内观察到,由此amaxa公司特别“制造”了一个词“核转染”来说明这种技术的优越之处。由此,Amaxa定义了第二代电转技术。(Amaxa公司后来被Lonza公司收购,进来逐渐被称为Lonza核转染仪)

 

15年前,Amaxa技术是革命性改进,但是随着人们越来越多的使用amaxa电转设备,还是逐渐暴露出其一些固有缺陷。

amaxa技术基于美国ATCC所谓“标准”细胞而设定,但实际上实验室内使用的细胞都是本实验室或者友好实验室扩增传代一代一代传下来的,其和ATCC标准细胞早已千差万别。对于电转这种在刀尖上跳舞:“增加一分则细胞电死,减少一分则细胞电不进去”的原理,这种细胞性状的细微差别就导致了电转效果的巨大差别,这就是为什么大多数人反馈,达不到amaxa标准实验Protocol上的电转效果:别人明明是60%转染效率,为什么我死活做出来就只有30%?

 

由于Amaxa设备是按照细胞类型编码转染程序,而为了防止技术泄密,其采用了过度保护的措施,每个程序编码代号完全是乱码字母数字,导致用户完全无法针对本实验室细胞对amaxa程序进行优化调整。也就是说,一旦转染效果不理想,排除其它因素以外,如果确认细胞不标准,Amaxa/Lonza的技术人员就只能建议你去买ATCC的标准细胞来满足达到amaxa技术的效果。这是典型的“削足适履”,全球实验者对此意见都非常的大。

Amaxa技术考虑到了电击和化学保护试剂的问题,但是在基本的电击杯设计上依然保守了,采用了古老的狭缝U型电击杯(第一代BioRad电击技术采用的普通电击杯)。这种电击杯设计从电学物理原理上就必然会出现液面和贴壁区域大量细胞电死的问题。由于电击杯的电学物理特性是整个仪器电学设计的核心基础,改进电击杯设计将导致整个机器系统都要重新设计,Amaxa设备已经无法改变。更重要的是,其它电击杯设计已经被其它公司专利保护了,这包括我们下面提到的国产新第三代电转设备的核心设计,amaxa技术已经被阻击,进一步改进升级的空间被堵死了。

Amaxa技术只有100ul和更小的20ul体系。100ul体系一次电转也就是10^6级,这和脂质体/病毒转染可适应10^6-10^9不可同日而语。这也是很多人为什么不选择电转路径的重要原因之一。由于Amaxa已经选择了狭缝U型电击杯的路线,这导致其无法加大细胞转染量这一难题。近两年Amaxa/Lonza公司推出了可一次做10^7-10^8转染的新机器,但是基本原理依然基于100ul电转反应体系,无非是采用了复杂的流体系统,通过多次自动连续进样,从而把一个本来一次可以完成的1ml或者10ml转染分成了连续的10次或者100次转染而已。可以看到这种错误技术路线导致这种解决方案的机器构造复杂而价格昂贵,而耗材成本更是天价:一两万人民币耗材做一个108细胞的转染,你能接受吗?

 

现在,在电转这一细分的细胞生物学高科技领域,中国人的科研力量已经出现!已经落地实现商业化。已经加入激烈的市场竞争,正面挑战amaxa技术!已经在美国和中国多个重要科研院所(都是具有多台amaxa设备,多年amaxa使用经验的实验室)得以验证,成功改写了用户的看法,实现了商业市场竞争的胜利。


Celetrix电转仪,有几大核心技术突破。

 

第一,重要的核心创新:加压电击管替代传统U型电击杯的设计。

 

加压电击管看起来和生物学实验中使用很多的冻存管样子类似,可是把它变成电击管,却从来没有人想到。这种利用封闭电化学效应的独特创新使得真核细胞受到电击的瞬态极为稳定可靠,是基本原理的革新,从根源上解决了老式的电极杯和毛细管内电场不均匀的问题。从而奠定了它具有更高电转效率和更高细胞存活率的基础原理的优越性。从实践看来,加压电击管在瞬间大电压产生电转效应后,极少观测到细胞死亡的“白沫”,充分说明了其核心理论的正确性,为进一步改进和发展这一新时代的电转技术提供了基本物理基础。目前这一电击管设计已经申请了美国和中国专利,从而堵死了amaxa技术进一步改进的空间。

第二,可以通过简单扩大加压电击管的容积来实现大容量细胞电转。

 

这种电击管的新一代设计提供了一种可能,只要获得大能量电流的控制能力,理论上就可以通过简单增大电击管的容积来实现一次性的大容量细胞电转。目前Celetrix已经可以提供一次性电击1ml (约10^8细胞)的设备,无论从结果的可靠性(一次电转,而不是10次100ul电转相加),简单易用,耗材成本大幅度降低等角度,这都是未来大容量细胞电转的必然发展趋势。

第三,针对Amaxa技术的缺陷,使得用户自调节电转参数称为简单易用的事情。

 

用户简单调节一两个数值,就可以微调细胞电转条件,从而获得真正的“自己实验室的细胞”的适合电转条件,而不是这一类(比如:Amaxa设备上 人T细胞类 的固定程序,固定电转参数)的参数,从而能得到符合当前实验室细胞情况的结果。

第四,针对Amaxa技术非常高昂的试剂耗材价格,Celetrix大幅降低了日常使用成本,只有Amaxa同等条件(100ul体系)的约50-60%价格。如果用户电转更多容量,Celetrix提供200ul一次,和1ml一次的容量,那节约的试剂耗材就更是只有几分之一甚至十分之一了。这就是核心技术改进带来的成本优势。

目前,Celetrix刚刚面试不到两年,但已有美国耶鲁大学,哈佛大学,NIH;也有中国国内的中科院,北京大学,等近百家实验室使用,这些使用者都是原Amaxa技术的重度使用者,非常了解两者之间的区别,他们的选择不仅仅是对中国技术和产品的信任,根源还是对第三代电转技术(如果说Amaxa技术是第二代电转技术)优越性的认可。

 

达科为生物作为Celetrix产品在中国的总代理商,欢迎使用过Amaxa产品的科研人员来电来信咨询和进行对比测试。我们愿为这一优秀民族工业产品和世界性的创新产品提供力所能及的支持和服务。


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