技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種基因?qū)胄酒盎驅(qū)敕椒ā?/p>

背景技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，人類一直對(duì)諸如惡性腫瘤、遺傳性疾病(如血友病、囊性纖維病、家族性高膽固醇血癥等)及感染性疾病(如艾滋病、類風(fēng)濕等)傾注了大量的精力，然而并未取得理想的結(jié)果。上述疾病的發(fā)生均與人體內(nèi)基因的變異或表達(dá)異常密切相關(guān)，因此最理想的根治手段應(yīng)是在基因水平上予以糾正。基因治療理論的提出與不斷深入研究，使人類在徹底攻克這類疾病的研究上進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展階段，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。基因治療是指通過(guò)生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)方法，將正常基因或有治療作用的基因?qū)肴梭w靶細(xì)胞，糾正基因缺陷或功能上的錯(cuò)亂，從而達(dá)到治療疾病的目的。如何高效、安全的將外源物質(zhì)從細(xì)胞外輸送至細(xì)胞內(nèi)部是基因治療的關(guān)鍵。

目前，基因?qū)敕椒ㄖ饕ú《拘詫?dǎo)入、電穿孔及聲致穿孔等方法。病毒性基因?qū)耄河捎诓《灸軌蛑鲃?dòng)進(jìn)入細(xì)胞并可將基因信息直接傳遞給細(xì)胞核，病毒導(dǎo)入法具有較高的轉(zhuǎn)運(yùn)效率，但病毒潛在的免疫原性(immunogenic)和細(xì)胞毒性作用(cytotoxic?effects)限制了其在臨床中的應(yīng)用。

電穿孔方法：通過(guò)高強(qiáng)度電場(chǎng)的作用，使細(xì)胞膜形成瞬態(tài)的微孔，這種方法的轉(zhuǎn)運(yùn)效率相對(duì)較低，高強(qiáng)度電場(chǎng)引起的熱效應(yīng)容易引起細(xì)胞膜組織斷裂導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

聲致穿孔：將大量細(xì)胞與微泡同時(shí)加入溶液中，并將微泡與細(xì)胞搖勻，使微泡均勻散落在細(xì)胞之間，利用超聲對(duì)混合溶液進(jìn)行輻照，微泡在超聲的作用下將會(huì)產(chǎn)生空化效應(yīng)，產(chǎn)生一系列復(fù)雜的物理現(xiàn)象，如膨脹，內(nèi)爆，微聲流，微射流，沖擊波等，這些極端物理?xiàng)l件將會(huì)在細(xì)胞表面上形成微孔，導(dǎo)致使細(xì)胞膜通透性發(fā)生改變，即聲致穿孔。研究表明，當(dāng)在細(xì)胞溶液中加入超聲造影微泡(粒徑為1-10μm的包膜微氣泡)，由于微泡在超聲作用下會(huì)產(chǎn)生徑向振動(dòng)發(fā)生穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)空化效應(yīng)，可顯著提高細(xì)胞膜的開(kāi)孔效率。穩(wěn)態(tài)空化是指當(dāng)?shù)湍芰砍暤念l率接近微泡的共振頻率時(shí)，微泡膜產(chǎn)生徑向振動(dòng)，微泡體積發(fā)生周期性振蕩；瞬態(tài)空化是指微泡在較大聲壓激勵(lì)下，微泡不斷聚集聲波能量，微泡會(huì)產(chǎn)生振蕩、膨脹、收縮以及內(nèi)爆等一系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程。Wu等指出當(dāng)微泡在細(xì)胞附近發(fā)生瞬態(tài)空化時(shí)，微泡非對(duì)稱破碎形成的微激流(microjetting)，聲微流(microstreaming)以及沖擊波(shock?waves)是導(dǎo)致聲致穿孔的重要物理機(jī)制(如圖1所示)，微激流對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力大小直接決定細(xì)胞膜完整性及細(xì)胞活性【J.Wu?and?W.L.Nyborg,Ultrasound,cavitation?bubbles?and?their?interaction?with?cells,Adv.Drug?Deliver_y?Rev.,vol.60,pp.1103-1116,2008】。Zhou等進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)微泡與細(xì)胞之間距離過(guò)大時(shí)，微射流對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力不足以破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性，細(xì)胞開(kāi)孔效率低下【D.M.Hallow,A.D.Mahajan,T.E.McCutchen,and?M.R.Prausnitz,Measurement?and?correlation?of?acoustic?cavitation?with?cellular?bioeffects,Ultrasound?Med.Biol.,vol.32,pp.1111-1122,2006.】。Ohl則發(fā)現(xiàn)當(dāng)微泡與細(xì)胞距離過(guò)小時(shí)，細(xì)胞開(kāi)孔效率雖可得到顯著提高，但過(guò)大的剪切應(yīng)力可使貼壁細(xì)胞脫離基底，在細(xì)胞膜表面形成致死性損傷【C.D.Ohl,M.Arora,R.Ikink,N.De?Jong,M.Versluis,M.Delius,and?D.Lohse,Sonoporation?from?jetting?cavitation?bubbles,Biophys.J.,vol.91,pp.4285-4295,2006】。