[发明专利]外源物质递送至真核细胞内的装置和方法及其应用

说明书

本发明提供了一种外源物质递送至真核细胞内的装置和方法及其应用，涉及生物技术领域。该外源物质递送至真核细胞内的装置含挤出模块，其中挤出模块中设置分布有规则孔道的微孔膜，并且孔道的孔径小于所述真核细胞直径；挤出模块还包括用于驱动真核细胞和外源物质同时通过孔道的压力单元。悬浮在溶液中的细胞可以在穿过孔道的过程中压缩变形，从而引起细胞膜和核膜穿孔，使得分散或溶解在细胞悬液中的外源性材料进入细胞质和细胞核。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其是涉及一种外源物质递送至真核细胞内的装置和方法及其应用。

背景技术

细胞质和细胞核内递送是细胞工程、细胞疗法研发和许多生物学功能研究的关键步骤。现有的常规细胞内递送技术包括电穿孔、病毒载体或非病毒载体等。然而，这些方法有许多不足。比如电穿孔常导致较高的细胞死亡率；病毒载体具有免疫原性，构建递送特定序列核酸的病毒载体耗时长，效率低；非病毒载体在悬浮细胞和原代细胞递送效率低，耗时较长，且不太适合递送除脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA外的其它生物大分子等(StewartM P,Sharei A,Ding X,et al.In vitro and ex vivo strategies for intracellulardelivery.Nature,2016,538(7624):183-192.)。此外，基于微流控的细胞内递送技术已出现，用于将各种外源性材料递送入各种细胞的细胞质(CN103987836B；Sharei,A.,et al.(2013).Cell Squeezing as a Robust,Microfluidic Intracellular DeliveryPlatform.Journal of Visualized Experiments:JoVE(81):50980.；CN201680051309.0A)，但是其不能诱导核膜破裂并将水合半径大于细胞核膜核孔复合体(nuclear pore complex,NPC)扩散上限(Peters,R.(1984).Nucleo-cytoplasmic fluxand intracellular mobility in single hepatocytes measured by fluorescencemicrophotolysis.The EMBO Journal 3(8):1831-1836.)的超大分子量大分子如质粒DNA递送入细胞核(Ding,X.,et al.(2017).High-throughput nuclear delivery and rapidexpression of DNA via mechanical and electrical cell-membranedisruption.Nature Biomedical Engineering 1:0039.doi：10.1038/s41551-017-0039；Haiqing Bai et al.(2017).Cytoplasmic transport and nuclear import of plasmidDNABioscience Reports,37(6)：1-17)，且处理通量较低。因此，一种改进的向真核细胞中递送外源物质的递送装置和方法是目前需要的。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种外源物质递送至真核细胞内的装置，该装置缓解了现有真核细胞内递送技术的不足，比如无法使细胞核膜破裂穿孔，为了递送质粒DNA进入细胞核需要联用微流控和电场，以及基于载体的细胞内递送方法仅适合递送特定分子如核酸等技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种外源物质递送至真核细胞内的方法，该方法包括将真核细胞和外源物质的混合物经上述装置挤出。

本发明的第三目的在于提供一种上述高通量真核细胞内递送装置，或上述外源物质递送至真核细胞内的方法在调控细胞功能功能中的应用。

为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案：