用于诱导自调节细胞电穿孔的方法、装置和设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于提供细胞电穿孔的方法、装置和设备。按照本发明专利技术的一个方面，可以提供自调节细胞电穿孔。可以提供一种细胞转染设备。细胞转染设备可包括一块包括多个室的板，所述室被设置为接收和限制宿主细胞群。细胞转染设备还可以包括多个电极，所述电极被设置为与所述板的对应的室电连通。可以在室中通入预设的电流以进行所述宿主细胞的转染。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于诱导自调节细胞电穿孔的方法、装置和设备交叉参考本申请要求于2009年10月19日提交的美国临时申请号61/253，050的权益，该申请在此出于全部目的而全文引入作为参考。关于联邦政府资助研究的声明 本专利技术在国家研究资源中心(NationalCenter for Research Resources)/NIH授予的RR022955号政府支持下完成。政府在本专利技术中享有一定的权益。
技术介绍
电穿孔是一种与细胞膜在电场中的瞬时透化有关的过程。已显示其能够递送各种大分子(例如，基因、siRNA、抗体和蛋白质)进入基本上任何种类的细胞(例如，细胞系和原代细胞)。传统上，电穿孔对悬液中的细胞进行，其对两个电极之间的细胞施加数百伏特的短脉冲。细胞能否被电穿孔取决于跨过细胞的电位降，该电位降取决于细胞大小和其它因素。一般一个细胞群的个体细胞大小变化很大。结果，使用传统方法，小的细胞经常不具有足够的跨膜电位，因而不能被电穿孔。而另一方面，大的细胞能经历高跨膜电位，其导致不可逆的电穿孔或膜破坏，引起细胞死亡。从而，由于影响膜电通透的细胞大小和状态方面的不均一性，传统电穿孔方法无可避免地会导致电穿孔效率的显著变化并导致很大比例的细胞死亡。因而，需要能够适应细胞大小和状态较大变化的改进的细胞电穿孔方法和系统。专利技术概述本专利技术的一个方面涉及一种细胞转染设备。该细胞转染设备可包括(a)具有多个室的板，各室设置为接收和限制宿主细胞群，(b)多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通，(C)适合接收用户输入的一个或多个转染参数的输入单元，和(d)用于处理所述输入并基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的输入在给定的时间段中对所述多个电极的至少一个施加电流的控制器。本专利技术的另一个方面涉及一种用于转染宿主细胞群的方法。该方法可以包括以下步骤(a)提供一种如本文所述的细胞转染设备，(b)接收来自用户的一个或多个转染参数的输入，和(C)处理所述输入并基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的输入在给定的时间段中对所述宿主细胞群施加电流。可以按照本专利技术的另一个实施方式提供用于转染宿主细胞群的方法。该方法可包括以下步骤提供一种细胞转染设备，包括在本文其他部分所述的那些设备，其中该设备包括触摸屏，该触摸屏具有包含多个室的板的视觉再现；通过触摸屏接收用户输入，其中该输入定义了关于所述板的至少一个室的转染参数；和处理所述输入并基于来自所述用户的所述转染参数的输入在给定的时间段中对所述室施加电流。按照本专利技术的另一个方面，可以提供选择转染条件的方法。选择条件的方法可包括(a)提供具有多个室的板，其中所述多个室的至少一个室包含宿主细胞群；(b)提供多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通；(C)检测所述至少一个室的内容物的电阻并确定期望的转染条件以进行所述转染。按照本专利技术的一个方面可以提供一种细胞转染设备。该细胞转染设备可包括电极组件和设置为支撑转染板的板支架，其中板支架被设置为平移板至与电极组件对齐，其中板支架和/或电极组件能够在上下方向移动从而使电极组件和转染板或其内容物彼此接触。按照本专利技术的一个方面可以提供一种细胞转染装置。该细胞转染装置可包括电连接组件和设置为支撑转染组件的板支架，该转染组件包括转染板和电极板，其中板支架被设置为平移转染组件至与电连接组件对齐，其中板支架和/或电连接组件能够在上下方向移动从而电连接组件和转染组件或其内容物彼此接触。可以提供显示图形用户界面的显示装置，包括具有多个室的细胞转染板的视觉再现，其中所述视觉再现包括对应于所述多个室的图像。显示装置还可以包括用户交互式控制，其允许用户通过视觉再现定义关于至少一个室的属性。可以按照本专利技术的另一个方面提供一种用于将外源物质转染至宿主细胞群的方法。该方法可以包括以下步骤(i)提供一种细胞转染设备，包括(a)包括多个室的板，所 述多个室的每一个被设置为接收和限制宿主细胞群；和(b)多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通。该方法还可以包括下述步骤(ii)至少对所述对应的室施加预设的电流以进行所述宿主细胞的转染。对本领域技术人员而言从下述详述中可以很容易地明白本公开内容的其它方面和优点，其中仅以描述实现本公开内容的最佳模式的方式显示和描述了本公开内容的示例性实施方式。可以理解，本公开内容可包括其它不同的实施方式，且它的一些细节能够在各种显而易见的方面进行修改，而不会偏离本公开内容。从而，附图和描述仅作为描述性质，而非限制性的。参考引入本说明书中提及的全部出版物、专利和专利申请在此引入作为参考，如同每个单独的出版物、专利和专利申请都被特别地和各自地提到并引入作为参考那样。附图简述本专利技术的新特征特别在所附的权利要求书中阐述。通过参考以下阐述利用本专利技术原理的描述性实施方式的详细描述和随后的附图可以更好地理解本专利技术的特征和优点，附图如下图I提供了使用电压脉冲进行传统电穿孔的配置。图2显示了按照本专利技术的一个实施方式附着于基质上的生物细胞。图3显示了按照本专利技术的一个实施方式的一种简化的电路模型。图4显示了按照本专利技术的一个实施方式用于选择转染条件的方法的一个例子。图5显示了说明反馈测量的电穿孔过程的一个例子。图6提供了可以被确定的错误状态的一个例子。图7显示了典型的用于诱导电穿孔的电流脉冲的一个例子。图8A显示了按照本专利技术的一个实施方式作为电极和细胞支持物的基质的一个例子。图SB显示了按照本专利技术的另一个实施方式的多孔基质膜的一个例子。图9A显示了以第一方向对基质上的细胞提供单向电流的一个例子。图9B显示了以第二方向对基质上的细胞提供单向电流的一个例子。附图说明图10显示了按照本专利技术的一个实施方式的一种细胞附着于电极上的细胞电穿孔装置的配置。图11显示了按照本专利技术的另一个实施方式的一种细胞附着于允许电流通过的基质上的细胞电穿孔装置的配置。图12显示了按照本专利技术的一个实施方式的一种具有共用底电极和共用底/基室的细胞电穿孔装置的配置。图13显示了在细胞电穿孔装置内使用的、可有助于防止交叉污染的单向电流的一个例子。图14提供了使用压力在多孔膜特定位置处定位细胞的图示。图15显示了微滴板形式的细胞电穿孔装置的一个例子。 图16A-C显示了细胞电穿孔装置的一个实施方式的视图。图17A-D显示了细胞电穿孔装置的另一个实施方式的视图。图18显示了电极配置的一个例子。图19显示了一种用于转染细胞的微滴板形式的细胞电穿孔装置的设计。图20A显示了电极与室的内容物通过顶部电连接的一个例子。图20B显示了电极与室的内容物通过底部电连接的一个例子。图21显示了一种被平移至与电极组件对齐的转染板的描述。图22A显示了转染板和电极组件彼此接触的一个例子。图22B显示了转染板和电极组件彼此接触的另一个例子。图23显示了一种细胞电穿孔设备的配置的一个例子。图24显示了按照本专利技术的一个实施方式的细胞电穿孔系统的一个例子。图25显示了按照本专利技术的一个实施方式用于以96孔板形式诱导细胞电穿孔的基于触摸屏的⑶I的一个例子。图26显示了对用户提供主选项的用户界面显示的一个例子。图27显示了用于转染的用户界面。图28显示了显示电穿孔后转染状态的用户界面。图29显示了优化图形用户界面的一个例子。图30显示了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.19 US 61/253,0501.一种细胞转染设备，包括 (a)具有多个室的板，各室设置为接收和限制宿主细胞群； (b)多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通； (C)输入单元，其适合接收来自用户的一个或多个转染参数的输入；和 (d)控制器，其用于处理所述输入并基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的输入在给定的时间段中对所述多个电极的至少一个电极施加电流。2.权利要求I的细胞设备，其中所述一个或多个转染参数选自细胞类型、膜电阻、电压、电流持续时间、电流速率、电流幅值、电脉冲数、电脉冲形状和转染板的选择。3.权利要求2的细胞设备，其中所述转染板的选择选自细胞附着基质、多孔膜的选择和室的大小。4.权利要求I的细胞设备，其中所述输入单元包括选自触摸屏、键盘、按钮、开关、鼠标、轨迹球、操纵杆或远程控制器的元件。5.权利要求I的细胞设备，其中在所述输入单元和所述控制器间提供双向通信。6.权利要求I的细胞设备，其中所述输入单元通过有线连接与所述控制器进行通信。7.权利要求I的细胞设备，其中所述输入单元通过无线通信与所述控制器进行通信。8.权利要求I的细胞设备，其中所述输入单元作为含有所述控制器的组件的整体组成部分进行提供。9.权利要求I的细胞设备，其中所述输入单元在含有所述控制器的组件之外进行提供。10.权利要求I的细胞设备，其中所述控制器包括一个或多个处理器。11.权利要求I的细胞设备，进一步包括置于板下方的电极。12.权利要求I的细胞设备，其中所述多个室排布成包括一行或更多行和一列或更多列的阵列。13.一种用于转染宿主细胞群的方法，包括 (a)提供权利要求1-12任一项的细胞转染设备； (b)接收来自用户的一个或多个转染参数的输入；和 (C)处理所述输入并基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的所述输入在给定的时间段中对所述宿主细胞群施加电流。14.权利要求13的方法，进一步包括对所述细胞转染设备提供外源物质。15.权利要求14的方法，其中所述外源物质选自DNA、RNA、siRNA、微小RNA、肽、蛋白质、小分子或纳米颗粒。16.一种用于转染宿主细胞群的方法，包括 提供权利要求1-12的细胞转染设备，其中该设备包括触摸屏，该触摸屏具有包含多个室的所述板的视觉再现； 通过所述触摸屏接收用户输入，其中该输入定义了关于所述板的至少一个室的转染参数；和 处理所述输入并基于来自所述用户的所述转染参数的输入在给定的时间段中对所述室施加电流。17.—种选择转染条件的方法，包括(a)提供具有多个室的板，其中所述多个室的至少一个室包含宿主细胞群； (b)提供多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通；和 (C)检测所述至少一个室的内容物的电阻并确定所需的转染条件以进行所述转染。18.权利要求17的方法，其中所述转染条件包括选自电压持续时间、电压幅值、电流持续时间、电流幅值、电脉冲数和电脉冲形状的条件。19.权利要求17的方法，其中所述多个室排布为阵列。20.权利要求19的方法，其中所述板具有6、24、48、96、384或1536孔的形式。21.权利要求17的方法，其中所述宿主细胞选自细胞系、工程化细胞和原代细胞。22.权利要求17的方法，其中所述至少一个室含有密度为500至1，000，000个细胞每平方厘米的宿主细胞群。23.一种细胞转染装置，包括 电极组件；和 设置为支撑转染板的板支架，其中该板支架被设置为平移该板至与所述电极组件对齐； 其中所述板支架和/或所述电极组件能够在上下方向移动从而使所述电极组件和所述转染板或其内容物彼此接触。24.权利要求23的细胞转染装置，其中所述转染板包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，郗旭峰，
申请(专利权)人：瑞生生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：