Poröse substratbasierte Elektroporation mit transepithelialer elektrischer Impedanzüberwachung

Zusammenfassung

Die Elektroporation mit porösen Substraten (PSEP) kombiniert eine konsistente Abgabe mit hohem Durchsatz und einer hohen Zellviabilität. Die Einführung von transepithelialen elektrischen Impedanzmessungen (TEEI) gibt Einblick in die Zwischenprozesse von PSEP und ermöglicht eine markierungsfreie Verabreichung. In diesem Artikel wird eine Methode zur gleichzeitigen Durchführung von PSEP-Verabreichungsexperimenten und TEEI-Messanalysen erläutert.

Zusammenfassung

Die Elektroporation poröser Substrate (PSEP) ist eine aufstrebende Methode der Elektroporation, die einen hohen Durchsatz und eine gleichmäßige Abgabe bietet. Wie viele andere Arten der intrazellulären Verabreichung stützt sich PSEP stark auf Fluoreszenzmarker und Fluoreszenzmikroskopie, um eine erfolgreiche Verabreichung zu bestimmen. Um einen Einblick in die Zwischenschritte des Elektroporationsprozesses zu erhalten, wurde eine PSEP-Plattform mit integrierter transepithelialer elektrischer Impedanzüberwachung (TEEI) entwickelt. Die Zellen werden in kommerziell erhältlichen Inserts mit porösen Membranen kultiviert. Nach einer Inkubationszeit von 12 Stunden, um die Bildung einer vollständig konfluenten Zellmonoschicht zu ermöglichen, werden die Inserts in Transfektionsmedien gelegt, die sich in den Vertiefungen des PSEP-Geräts befinden. Die Zellmonoschichten werden dann einer benutzerdefinierten Wellenform unterzogen, und die Abgabeeffizienz wird durch Fluoreszenzmikroskopie bestätigt. Dieser Arbeitsablauf kann mit TEEI-Messungen zwischen Puls- und Fluoreszenzmikroskopie erheblich verbessert werden, um zusätzliche Daten über den PSEP-Prozess zu sammeln, und diese zusätzlichen TEEI-Daten werden mit Verabreichungsmetriken wie Verabreichungseffizienz und Durchführbarkeit korreliert. In diesem Artikel wird ein Protokoll für die Durchführung von PSEP mit TEEI-Messungen beschrieben.

Einleitung

Die Elektroporation ist eine Technik, bei der Zellen einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, wodurch temporäre Poren in der Zellmembran entstehen, durch die Frachten, einschließlich Proteine, RNA und DNA, gelangen können ^1,2. Die am weitesten verbreitete Variante ist die Bulk-Elektroporation (BEP). Die BEP wird durchgeführt, indem eine Küvette mit einem Elektrolyten gefüllt wird, der Millionen von Zellen enthält, der Elektrolyt einer Hochspannung ausgesetzt wird und die Fracht durch Diffusion oder Endozytoseⁱⁿ die Zellen gelangt 1. BEP bietet viele V....

Protokoll

Die Einzelheiten zu den Reagenzien und der in der Studie verwendeten Ausrüstung sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Vorbereitung der Reagenzien und Zellkultur

1. Bereiten Sie das Zellkulturmedium vor, indem Sie 50 ml fötales Rinderserum (FBS) und 5 ml Penicillin-Streptomycin in einen 500-ml-Behälter mit Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) geben. Elf 50-ml-Aliquote herstellen, um das Kontaminationsrisiko zu verringern, und bei 4 °C kühlen.
2. 1 ml Fibronektin im humanen Plasma mit 25 μg/ml in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) gemäß den Anweisu....

Ergebnisse

Das vorliegende Protokoll etabliert eine Methode zur Verwendung von TEEI-Messungen, um die Zwischenprozesse der Elektroporation zu untersuchen und Vorhersagen über die Verabreichung zu treffen, insbesondere für die A431-Zelllinie und die PI-Fracht. Während die Modifikation dieses Protokolls in diesem Artikel weiter diskutiert wird, ist es wichtig zu beachten, dass sich die spezifischen Werte zwar ändern können, die allgemeinen Trends in der Reaktion jedoch konsistent bleiben. Zum Be.......

Diskussion

Abbildung 2C zeigt, dass TEEI-Anstiege von der Minimal- und die Abnahme gegenüber dem Ausgangswert für jede PSEP-Wellenformspannung aufgetragen werden. Die TEEI-Erhöhung erzeugt einen Parabolbogen, der einen Spitzenwert von etwa 20 Volt erreicht, bevor er abnimmt, während die TEEI-Abnahme gegenüber der Grundlinie mit steigender Spannung exponentiell ansteigt. Der Förderwirkungsgrad und der Todesprozentsatz in Abbildung 2D .......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
15 mL Conical Centrifuge Tube	Thermo Scientific	339651
2-Chip Disposable Hemocytometer	Bulldog Bio	DHC-N01
75 cm2 Tissue Culture Flask	fisherbrand	FB012937
A431 Cells	ATCC	CRL-1555
Calcein AM	Invitrogen	C3099
Class II Type A2 Biosafety Cabinet	Labgard	NU-543-600
Custom Components	YangLab		https://github.com/YangLabUNL/PSEP-TEEI
Disposable Centrifuge Tube (50 mL)	fisherbrand	05-539-6
DMEM	Gibco	11965092
Fetal Bovine Serum	Gibco	A5670401
Fluid Aspiration System	vacuubrand	20727403
HERACELL 240i	Thermo Scientific	51026331
Hoechst 33342	Thermo Scientific	62249
Human Plasma Fibronectin	Sigma-Aldrich	FIBRP-RO
Inverted Fluorescent Microscope	Zeiss	491916-0001-000
Inverted Microscope	Labomed	TCM 400
PBS	cytiva	SH30256.02
PCR Tube 200 µL	Sarstedt	72.737
Penicillin / Streptomycin	Gibco	15140148
Pipette (0.2-2 µL)	fisherbrand Elite	FBE00002
Pipette (100-1000 µL)	fisherbrand Elite	FBE01000
Pipette (20-200 µL)	fisherbrand Elite	FBE00200
Pipette (2-20 µL)	fisherbrand Elite	FBE00020
Propidium Iodide	Invitrogen	P1304MP
Reaction Tube 1.5 mL	Sarstedt	72.690.300
Sorvall ST 16R Centrifuge	Thermo Scientific	75004240
Thincert (24-well)	Greiner Bio-One	662 641	0.4 µm pore diameter, 2x106 cm-2 pore density, transparent PET
Tissue Culture Plate (24-well)	fisherbrand	FB012929
Trypan Blue Solution	Sigma-Aldrich	T8154-20mL
Trypsin	Gibco	15090046