JPH0655143B2 - 遺伝子等の導入装置 - Google Patents
遺伝子等の導入装置Info
- Publication number
- JPH0655143B2 JPH0655143B2 JP60297866A JP29786685A JPH0655143B2 JP H0655143 B2 JPH0655143 B2 JP H0655143B2 JP 60297866 A JP60297866 A JP 60297866A JP 29786685 A JP29786685 A JP 29786685A JP H0655143 B2 JPH0655143 B2 JP H0655143B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric field
- cell
- gene
- power supply
- cells
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
- C12M35/02—Electrical or electromagnetic means, e.g. for electroporation or for cell fusion
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、細胞に電気パルスを与えることによって、細
胞外に浮遊している遺伝子や高分子物質（遺伝子等とい
う）を細胞内に取り込ませるための装置に関するもので
ある。
胞外に浮遊している遺伝子や高分子物質（遺伝子等とい
う）を細胞内に取り込ませるための装置に関するもので
ある。
（従来の技術） 第３図に概略的に示されるように、対向電極２，４間に
細胞６を置き、電極２，４間に電界Ｅを印加したとす
る。電界Ｅの方向と細胞６の表面上の任意の点Ｑとのな
す角をθとすると、細胞膜当り、近似的にＶ＝（３／
２）ｒＥcosθなる電位差Ｖが生じることが知られてい
る。ｒは細胞６の半径である。
細胞６を置き、電極２，４間に電界Ｅを印加したとす
る。電界Ｅの方向と細胞６の表面上の任意の点Ｑとのな
す角をθとすると、細胞膜当り、近似的にＶ＝（３／
２）ｒＥcosθなる電位差Ｖが生じることが知られてい
る。ｒは細胞６の半径である。
この電位差Ｖが０．５〜３ボルトになると、細胞膜の透
過性が増加して、細胞６外に浮遊している遺伝子等が細
胞６内に取り込まれる。
過性が増加して、細胞６外に浮遊している遺伝子等が細
胞６内に取り込まれる。
（発明が解決しようとする問題点） 細胞膜に作用する電位差Ｖは、細胞表面上の点Ｑのなす
角度θの増加に伴って低下し、 θ＝ｎπ／２（ｎ＝１，３）でＶ＝０となる。したがっ
て遺伝子等が導入されるのは、図中でＰ，Ｓで示される
ような細胞表面上の特異な領域（θ＝０，π）に限られ
る。
角度θの増加に伴って低下し、 θ＝ｎπ／２（ｎ＝１，３）でＶ＝０となる。したがっ
て遺伝子等が導入されるのは、図中でＰ，Ｓで示される
ような細胞表面上の特異な領域（θ＝０，π）に限られ
る。
この遺伝子等の導入領域を増加させるためには、電界Ｅ
を大きくすればよいが、その場合、Ｐ，Ｓ点においては
電位差Ｖが大きくなり過ぎるために、細胞膜の完全破壊
が起り、続いて細胞死に至る。
を大きくすればよいが、その場合、Ｐ，Ｓ点においては
電位差Ｖが大きくなり過ぎるために、細胞膜の完全破壊
が起り、続いて細胞死に至る。
本発明は、細胞膜の特定の部分に電気エネルギーの集中
が起こらないようにするとともに、遺伝子等が細胞内に
取り込まれる確率を高めることができる遺伝子等の導入
装置を提供することを目的とするものである。
が起こらないようにするとともに、遺伝子等が細胞内に
取り込まれる確率を高めることができる遺伝子等の導入
装置を提供することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明の装置は、細胞膜の特定部分への電気エネルギー
集中を避けるために、細胞を回転させ、細胞表面に電圧
ができるだけ均一に印加されるようにするものである。
集中を避けるために、細胞を回転させ、細胞表面に電圧
ができるだけ均一に印加されるようにするものである。
すなわち、実施例を示す第１図を参照して説明すると、
本発明の遺伝子等の導入装置では、細胞と遺伝子等を混
合した懸濁液が収容される領域を挟んで対向辺が互いに
平行になるように四辺形状に平板電極（１０ａ，１０
ｂ，１２ａ，１２ｂ）が配置されており、２個の対向電
極対（１０ａ，１０ｂ，），（１２ａ，１２ｂ）の間に
は互いに位相がπ／２ラジアン異なる交流電界が間欠的
に印加されるとともに、交流電界が印加されていない時
に対向電極間に直流電界が印加されるように構成され
る。
本発明の遺伝子等の導入装置では、細胞と遺伝子等を混
合した懸濁液が収容される領域を挟んで対向辺が互いに
平行になるように四辺形状に平板電極（１０ａ，１０
ｂ，１２ａ，１２ｂ）が配置されており、２個の対向電
極対（１０ａ，１０ｂ，），（１２ａ，１２ｂ）の間に
は互いに位相がπ／２ラジアン異なる交流電界が間欠的
に印加されるとともに、交流電界が印加されていない時
に対向電極間に直流電界が印加されるように構成され
る。
（作用） 対向電極対（１０ａ，１０ｂ）と（１２ａ，１２ｂ）の
間に互いに位相がπ／２ラジアンだけ異なる交流電界を
印加すると、両電極対で挟まれた領域に置かれた細胞は
回転する（例えば、 j.Membrane Biol.誌、８２巻、１５７〜１６６頁（１９
８４年）参照）。
間に互いに位相がπ／２ラジアンだけ異なる交流電界を
印加すると、両電極対で挟まれた領域に置かれた細胞は
回転する（例えば、 j.Membrane Biol.誌、８２巻、１５７〜１６６頁（１９
８４年）参照）。
対向電極対（１０ａ，１０ｂ，），（１２ａ，１２ｂ）
に交流電界を印加して細胞を回転させた後、直流電界Ｅ
を印加してその直流電界Ｅとのなす角度θが０，πラジ
アンとなる領域の細胞膜の透過性を増加させる。
に交流電界を印加して細胞を回転させた後、直流電界Ｅ
を印加してその直流電界Ｅとのなす角度θが０，πラジ
アンとなる領域の細胞膜の透過性を増加させる。
続いて再び対向電極対（１０ａ，１０ｂ，），（１２
ａ，１２ｂ）に交流電界を印加して細胞を回転させた
後、直流電界Ｅを印加して、今度は前回とは異なる領域
の細胞膜の透過性を増加させる。
ａ，１２ｂ）に交流電界を印加して細胞を回転させた
後、直流電界Ｅを印加して、今度は前回とは異なる領域
の細胞膜の透過性を増加させる。
このように細胞を回転させた後、直流電界を印加する動
作を繰り返すことにより、細胞表面上の複数の点での透
過性が増加し、遺伝子等の導入効率が高くなる。
作を繰り返すことにより、細胞表面上の複数の点での透
過性が増加し、遺伝子等の導入効率が高くなる。
（実施例） 第１図は一実施例を電気系続図とともに示す概略平面
図、第２図は同実施例におけるチャンバーを示す側面図
である。
図、第２図は同実施例におけるチャンバーを示す側面図
である。
８は細胞及び遺伝子を混合した懸濁液を入れるチャンバ
ーである。チャンバー８は、２対の平行平板電極（１０
ａ，１０ｂ，），（１２ａ，１２ｂ）及び電気絶縁物１
４ａ〜１４ｄによって四方を囲まれている。また、底板
１６とカバー１８は透明な電気絶縁物で構成されてお
り、顕微鏡によってチャンバ８内部の観察ができるよう
になっている。底板１６、電極１０ａ，１０ｂ，１２
ａ，１２ｂ及び４個所の絶縁物１４ａ〜１４ｄは相互に
密着しており、懸濁液が洩れない構造となっているが、
カバー１８は取外しが可能である。
ーである。チャンバー８は、２対の平行平板電極（１０
ａ，１０ｂ，），（１２ａ，１２ｂ）及び電気絶縁物１
４ａ〜１４ｄによって四方を囲まれている。また、底板
１６とカバー１８は透明な電気絶縁物で構成されてお
り、顕微鏡によってチャンバ８内部の観察ができるよう
になっている。底板１６、電極１０ａ，１０ｂ，１２
ａ，１２ｂ及び４個所の絶縁物１４ａ〜１４ｄは相互に
密着しており、懸濁液が洩れない構造となっているが、
カバー１８は取外しが可能である。
１４はスイッチＪ２を介して一対の対向電極対１０ａ，
１０ｂに細胞回転用交流電界を印加する交流電源、１６
はスイッチＪ１を介して一対の対向電極対１２ａ，１２
ｂに細胞回転用交流電界を印加する交流電源であり、両
交流電源１４，１６の位相は互いにπ／２ラジアンだけ
異なっている。
１０ｂに細胞回転用交流電界を印加する交流電源、１６
はスイッチＪ１を介して一対の対向電極対１２ａ，１２
ｂに細胞回転用交流電界を印加する交流電源であり、両
交流電源１４，１６の位相は互いにπ／２ラジアンだけ
異なっている。
１８は遺伝子導入用の直流パルス電源であり、スイッチ
Ｊ２とＪ３を介して一対の対向電極１０ａ，１０ｂと接
続され、スイッチＪ１とＪ３を介して一対の対向電極１
２ａ，１２ｂと接続されるようになっている。直流パル
ス電源１８の電圧とパルス幅は任意に選択できるように
なっている。
Ｊ２とＪ３を介して一対の対向電極１０ａ，１０ｂと接
続され、スイッチＪ１とＪ３を介して一対の対向電極１
２ａ，１２ｂと接続されるようになっている。直流パル
ス電源１８の電圧とパルス幅は任意に選択できるように
なっている。
これらの電源１４，１６，１８は、回路制御器２０の指
令に従ってスイッチＪ１，Ｊ２，Ｊ３によって切り換え
られて電極１０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ間に所定の
電界を生ずる。
令に従ってスイッチＪ１，Ｊ２，Ｊ３によって切り換え
られて電極１０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ間に所定の
電界を生ずる。
本実施例の電界印加手順の一例を下記に示す。
なお、以下に示すスイッチの接続記号ＪＡ−Ｂは、スイ
ッチＪＡがＢ回路に接続されることを示す。
ッチＪＡがＢ回路に接続されることを示す。
（１）Ｊ１−１，Ｊ２−１，Ｊ３−２によって細胞を回
転させる。
転させる。
（２）Ｊ１−３，Ｊ２−２，Ｊ３−３によって電極１２
ａ，１２ｂ間に直流パルスを印加する。この時、電極１
０ａ，１０ｂ間に電流は流れない。
ａ，１２ｂ間に直流パルスを印加する。この時、電極１
０ａ，１０ｂ間に電流は流れない。
（３）Ｊ１−２，Ｊ２−３，Ｊ３−１によって電極１０
ａ，１０ｂ間に直流パルスを印加する。この時、電極１
２ａ，１２ｂ間に電流は流れない。
ａ，１０ｂ間に直流パルスを印加する。この時、電極１
２ａ，１２ｂ間に電流は流れない。
（４）再度（１）〜（３）を繰り返す。
顕微鏡下で、近似的に球形な対象物を観察する際に、視
野の裏側を観察したい場合には、本装置の交流電界印加
手段のみを作動させて対象物を回転させ、直流パルス印
加手段を作動させないようにすればよい。
野の裏側を観察したい場合には、本装置の交流電界印加
手段のみを作動させて対象物を回転させ、直流パルス印
加手段を作動させないようにすればよい。
（発明の効果） 本発明の装置では、交流電界により細胞を回転させた後
に直流電界を印加して遺伝子等の導入を図っている。そ
のため、次のような効果を達成することができる。
に直流電界を印加して遺伝子等の導入を図っている。そ
のため、次のような効果を達成することができる。
（１）細胞膜の透過性が増加する膜上の面積を大きくす
ることが可能であり、結果的に、遺伝子等の導入効率を
高めることができる。
ることが可能であり、結果的に、遺伝子等の導入効率を
高めることができる。
（２）細胞を非接触で回転させることができるために、
細胞自体に機械的なストレスが残らない。
細胞自体に機械的なストレスが残らない。
第１図は一実施例を電気系統図とともに示す概略平面
図、第２図は同実施例におけるチャンバーを示す側面
図、第３図は細胞と電界との関係を示す概略図である。 ８……チャンバー、 １０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ……平板電極、 １４，１６……交流電源、 １８……直流パルス電源、 Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３……スイッチ。
図、第２図は同実施例におけるチャンバーを示す側面
図、第３図は細胞と電界との関係を示す概略図である。 ８……チャンバー、 １０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ……平板電極、 １４，１６……交流電源、 １８……直流パルス電源、 Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３……スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高山 慎一郎 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 望月 崇孝 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 古賀 守 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内
Claims (1)
- 【請求項１】細胞と遺伝子等を混合した懸濁液が収容さ
れる領域を挟んで対向辺が互いに平行になるように四辺
形状に平板電極が配置されており、 ２個の対向電極対の間には互いに位相がπ／２ラジアン
異なる交流電界を間欠的に印加する交流電源装置と、交
流電界が印加されていない時に対向電極間に直流電界を
印加する直流電源装置とが接続されていることを特徴と
する遺伝子等の導入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60297866A JPH0655143B2 (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 遺伝子等の導入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60297866A JPH0655143B2 (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 遺伝子等の導入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62171687A JPS62171687A (ja) | 1987-07-28 |
| JPH0655143B2 true JPH0655143B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=17852148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60297866A Expired - Fee Related JPH0655143B2 (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 遺伝子等の導入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0655143B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6773669B1 (en) | 1995-03-10 | 2004-08-10 | Maxcyte, Inc. | Flow electroporation chamber and method |
| US5720921A (en) * | 1995-03-10 | 1998-02-24 | Entremed, Inc. | Flow electroporation chamber and method |
| US7029916B2 (en) | 2001-02-21 | 2006-04-18 | Maxcyte, Inc. | Apparatus and method for flow electroporation of biological samples |
| EP2574662B1 (en) | 2001-08-22 | 2021-08-04 | Maxcyte, Inc. | Method for electroporation of biological samples |
| US9200245B2 (en) | 2003-06-26 | 2015-12-01 | Seng Enterprises Ltd. | Multiwell plate |
| JP4937904B2 (ja) | 2004-05-12 | 2012-05-23 | マックスサイト インコーポレーティッド | 制御されたフローエレクトロポレーションチャンバーに関連した方法および装置 |
| WO2009081409A2 (en) | 2007-12-26 | 2009-07-02 | Seng Enterprises Ltd. | Device for the study of living cells |
| US9145540B1 (en) | 2007-11-15 | 2015-09-29 | Seng Enterprises Ltd. | Device for the study of living cells |
-
1985
- 1985-12-28 JP JP60297866A patent/JPH0655143B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62171687A (ja) | 1987-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0225636B1 (en) | Apparatus for fusing cells | |
| US5593565A (en) | Devices for separating particles contained in a fluid | |
| Schnelle et al. | Three-dimensional electric field traps for manipulation of cells—calculation and experimental verification | |
| Ho et al. | Electroporation of cell membranes: a review | |
| Fuhr et al. | Linear motion of dielectric particles and living cells in microfabricated structures induced by traveling electric fields | |
| JPH0655143B2 (ja) | 遺伝子等の導入装置 | |
| EP1202812B1 (en) | Travelling wave dielectrophoretic apparatus and method | |
| Hu et al. | Observation and simulation of electrohydrodynamic instabilities in aqueous colloidal suspensions | |
| Trainito et al. | Monitoring the permeabilization of a single cell in a microfluidic device, through the estimation of its dielectric properties based on combined dielectrophoresis and electrorotation in situ experiments | |
| JPS62151174A (ja) | 高電圧パルスによる細胞破壊装置 | |
| WO1999064581A9 (en) | Electrofusion chamber | |
| US20050040044A1 (en) | System of handling dielectric particles, particularly biological cells, by means of dielectrophoresis | |
| JPH0676992B2 (ja) | 分離媒体中の粒子を分離するための電気泳動法及び装置 | |
| JPS61219386A (ja) | 分極性微粒体の集合方法および装置 | |
| JP2002516088A (ja) | 生物学的物体の浸透のための方法及びデバイス | |
| Zhelev et al. | Correlation between physical parameters in electrofusion and electroporation of protoplasts | |
| JPH0687782B2 (ja) | 細胞電気穿孔法およびその装置 | |
| JPS6349071A (ja) | 多極電極型細胞融合チヤンバ | |
| JP2615944B2 (ja) | 静電浮遊装置 | |
| JPS6349066A (ja) | 電気細胞融合用電極 | |
| JPH02261370A (ja) | 細胞電気刺激装置 | |
| JPS6349083A (ja) | 電気細胞融合方法 | |
| JPH0657140B2 (ja) | 細胞融合装置 | |
| Pethig | Dielectric and AC Electrodynamic properties of cells | |
| JPS6349068A (ja) | 電気式遺伝子導入装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |