年終總結(jié)：巧用電轉(zhuǎn)染，妙解細胞療法和科研新思路

年終總結(jié)

能工巧匠，必善用其器。Lonza旗下的電穿孔核轉(zhuǎn)染技術(shù)(Nucleofection™)無疑是細胞轉(zhuǎn)染的利器。

電穿孔核轉(zhuǎn)染是一種升級版的轉(zhuǎn)染技術(shù)，它克服傳統(tǒng)電穿孔方法在轉(zhuǎn)染效率和細胞活力方面的限制。Nucleofector™通過優(yōu)化電場和脈沖條件，提高了難以轉(zhuǎn)染細胞的轉(zhuǎn)染效率，并在基因功能研究、蛋白質(zhì)表達以及基因編輯和細胞治療等多種應(yīng)用和各個領(lǐng)域中展現(xiàn)出良好的前景。

ONE

巧思妙用，解鎖科研新思路

1·基因編輯間充質(zhì)干細胞，為骨骼再生提供可能

2020年，哈薩克斯坦努爾蘇丹納扎爾巴耶夫大學(xué)阿斯塔納國家實驗室生命科學(xué)中心的Sholpan Askarova團隊在Regenerative Medicine上發(fā)表了題為"Mesenchymal stem cells modifications for enhanced bone targeting and bone regeneration"的綜述性文章，系統(tǒng)了闡述了包括電轉(zhuǎn)染(Electroporation)在內(nèi)的細胞編輯技術(shù)，對 “改造” 間充質(zhì)干細胞，提高其促進骨骼修復(fù)的能力，讓骨骼再生成為可能【1】。

2·核轉(zhuǎn)染人類造血干細胞，助力干細胞移植療法

造血干細胞(Hematopoietic Progenitor Cells: HPC)是多種疾病治療過程中自體和異體的細胞移植的供體，遺傳標記HPC并進行后續(xù)的命運追蹤是干細胞領(lǐng)域一項重要的研究方法。2006年，德國烏爾姆醫(yī)學(xué)部Jan Torzewski團隊在Future Medicine上發(fā)表了題為"Efficient transient genetic labeling of human CD34+ progenitor cells for in vivo application"的研究性文章【2】。該研究通過細胞核轉(zhuǎn)染(nucleofection)技術(shù)在不同譜系的造血干細胞中轉(zhuǎn)染了截短的低親和力神經(jīng)生長因子受體(ΔLNGFR)，篩選出Mutz2細胞可能作為人類髓系HPC的體外模型。該研究所描述的方法在Nucleofector™的助力下，已適應(yīng)于良好生產(chǎn)規(guī)范(GMP)標準，并已準備好用于體內(nèi)應(yīng)用。在此過程中，Nucleofector™重要作用不可忽視，它不僅提高了遺傳標記的效率，還確保了細胞的正常分化能力，為后續(xù)的研究和應(yīng)用提供了可靠的基礎(chǔ)。

3·瘤治療新思路，CRISPR編輯DNA甲基化修飾

2020年，伊朗加茲溫醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)檢驗科學(xué)系的Mehdi Azad團隊在Future Medicine上發(fā)表了題為"CRISPR-mediated modification of DNA methylation pattern in the new era of cancer Therapy"的綜述性文章【3】。該文章總結(jié)了DNA甲基化對腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響，同時匯總了如何運用不同的CRISPR-Cas9系統(tǒng)來進行基因編輯，表觀修飾和染色體結(jié)構(gòu)的調(diào)控。那么，Nucleofector™結(jié)合不同的CRISPR轉(zhuǎn)染體系無疑是實現(xiàn)相關(guān)基因編輯，表觀修飾編輯，和染色體結(jié)構(gòu)調(diào)控的強大工具，是實現(xiàn)腫瘤基因治療的重要手段。

4·電轉(zhuǎn)CRISPR與Flow Cytometry有效結(jié)合，解鎖免疫細胞療法

與其他基因編輯技術(shù)相比，CRISPR/Cas9 是最為廣泛應(yīng)用的手段。Flow Cytometry則是長維度篩選鑒定基因編輯后免疫細胞，包括淋巴細胞，表面標記物、性質(zhì)、功能的重要方法。2022年，美國國家標準與技術(shù)研究院生物系統(tǒng)和生物材料部Lili Ma團隊在BioTechniQue上發(fā)表了題為"Evaluation protocol for CRISPR/Cas9-mediated CD19 knockout GM24385 cells by flow cytometry and Sanger sequencing"，的研究方法型論文【4】。該研究詳細的描述了如何利用4D-Nucleofector™ (AAF-1003B; Lonza, NJ, USA)和SF Cell Line Kit (V4XC-2032 or V4XC-2012; Lonza)成功轉(zhuǎn)染CRISPR/Cas9-gRNA到類成淋巴細胞系GM24385中；接著通過Flow Cytometry鑒定CD19 敲除后GM24385的細胞特性，為安全，高效的細胞基因編輯和免疫療法提供堅實的基礎(chǔ)。

TWO

不斷升級，不斷優(yōu)化的

Nucleofector™轉(zhuǎn)染體系

近期，Lonza團隊成功優(yōu)化了人源肝臟原代細胞(Primary Human Hepatocyte: PHH)的培養(yǎng)和轉(zhuǎn)染條件，實現(xiàn)了高效、低毒性的PHH轉(zhuǎn)染，轉(zhuǎn)染后的PHH能良好的維持細胞特性、功能。人源肝原代細胞維持部分肝細胞功能，用于模擬肝臟響應(yīng)藥物處理和藥毒性檢測的重要細胞模型，但PHH難轉(zhuǎn)染，細胞敏感易退化的特性嚴重限制了其在科研和藥物篩選領(lǐng)域的應(yīng)用。而Lonza團隊優(yōu)化了的培養(yǎng)和優(yōu)化條件則突破了這些障礙，再高效轉(zhuǎn)染后的第7天，PHH仍然維持著良好的細胞特性。這些無疑為更好的在科研和藥物篩選過程中使用PHH提供了強大的技術(shù)支撐。

▲ Efficient Transfection and Sustained Long Term Functionality of Primary Human Hepatocytes

此外，Lonza團隊用全新升級的4D-Nucleofector™系統(tǒng)成功構(gòu)建了可誘導(dǎo)型的Cas9 T細胞，為基礎(chǔ)研究提供了強大的篩選平臺，更為CAR-T細胞療法提供的堅實的基礎(chǔ)。實驗數(shù)據(jù)直觀顯示，無論是敲除(Knock-out)還是過表達(Knock-in)，有了Nucleofector™轉(zhuǎn)染技術(shù)的加持，都實現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的基因編輯。

▲ Inducible Cas9 T Cells: An Innovative Platform for Allogenic CAR-T Cell Generation

THREE

專家視角

Theodore Roth

Resident, Stanford Pathology;

Co-Founder, Arsenal

Biosciences

(CA, USA)

斯坦福大學(xué)生理學(xué)醫(yī)師，Arsenal Biosciences 的聯(lián)合創(chuàng)始人Theodore Roth (MD, Ph. D)，是電穿孔核轉(zhuǎn)染領(lǐng)域的資深專家。Theo在加州大學(xué)舊金山分校修MD-Ph. D學(xué)位時，便成功借助了電穿孔核轉(zhuǎn)染技術(shù)結(jié)合混合敲入技術(shù)，在人原代免疫細胞中進行大規(guī)模的基因編輯。Theo指出他們利用了96-well Nucleofector™轉(zhuǎn)染系統(tǒng)，進行了混合基因編輯和單個基因中高通量的編輯的多個實驗，回答了其課題中所提出的多個科學(xué)問題。正是這種電核轉(zhuǎn)染中高通量技術(shù)的出現(xiàn)和使用，讓藥物靶點篩選更為便捷，更為高效。

今年9月，Lonza的電穿孔核轉(zhuǎn)染技術(shù)更是助力Arsenal Bioscience實現(xiàn)了實體瘤CAR-T細胞療法的設(shè)計，助力其贏得了今年細胞療法領(lǐng)域大的私募融資。Arsenal Biosciences的核心技術(shù)是非病毒載體的基因編輯CITE技術(shù)(CRISPR Integration of Transgenes by Electroporation)，即利用 Lonza的電穿孔核轉(zhuǎn)染手段實現(xiàn)T細胞的轉(zhuǎn)基因CRISPR整合技術(shù)，使T細胞有選擇的靶向腫瘤，從而使得患者的免疫系統(tǒng)在不破壞正常組織的情況下摧毀腫瘤細胞。

▲ Arsenal Bioscience CITE programming via Nucleofector

無論是領(lǐng)域內(nèi)的專家視角，還是Nucleofector™在各種細胞類型、各種遞送物質(zhì)、各種科研方向的實際應(yīng)用，以及對CAR-T細胞基因編輯等臨床治療方面的技術(shù)支撐都切實的呈現(xiàn)了Lonza Nucleofector™平臺的強大實力和對科研領(lǐng)域、藥物篩選、細胞療法的助力。

與此同時，Lonza的專家團隊和全體工作人員，不斷探索、優(yōu)化、升級，更是為廣大科研工作者和藥物開發(fā)者提供了越來越完善、完備的方案和體系，讓大家真正的實現(xiàn)了轉(zhuǎn)染的高效無憂。