基因槍法

基因槍法，又叫粒子轟擊細胞法或微彈技術。基因槍的作用是用壓縮氣體(氦或氮等) 動力產生一種冷的氣體衝擊波進入轟擊室(因此可免遭由“熱”氣體衝擊波引起的細胞損傷)，把粘有DNA 的細微金粉打向細胞，穿過細胞壁、細胞膜、細胞質等層層構造到達細胞核，完成基因轉移。只有很少部分的細胞符合這樣的要求，大多數會因為力道不對而失敗，但這少部分細胞已足夠完成基因轉移操作的需要。利用氦氣、金粉的原因主要是: 密度大，穿孔容易; 口活性小，不易毒害細胞。

基因槍法，又稱粒子轟擊(particle bombardment)，高速粒子噴射技術(High-velocity particle microprojection)或基因槍轟擊技術(gene gun bombardment)，是由美國Cornell大學生物化學系John.C.Sanford等於1983年研究成功。主要適用於單子葉植物。但轉化效率較低。

基本介紹

• 中文名：基因槍法
• 外文名：particle bombardment
• 又稱：粒子轟擊
• 主要適用：單子葉植物

定義

並在1987年，Vlein首先報導了套用此技術將TMV（菸草花葉病毒）RNA吸附到鎢粒表面，轟擊洋蔥表皮細胞，經檢測發現病毒RNA能進行複製，並以同樣技術將CAT(Chloraphericol acetyltransferase氯黴素乙醯轉移酶基因)基因導入洋蔥表皮細胞。現在，該技術已在菸草、水稻、小麥、黑麥草、甘蔗、棉花、大豆、菜豆、洋蔥、番木瓜、甜橙、葡萄等多種作物上成功。

台式基因槍

基因槍分類

這一方法是依靠一種基因槍來幫助導入外源基因。基因槍根據動力系統可分為火藥引爆、高壓放電和壓縮氣體驅動三類。其基本原理是通過動力系統將帶有基因的金屬顆粒（金粒或鎢粒），將DNA吸附在表面，以一定的速度射進植物細胞，由於小顆粒穿透力強，故不需除去細胞壁和細胞膜而進入基因組，從而實現穩定轉化的目的。它具有套用面廣，方法簡單，轉化時間短，轉化頻率高，實驗費用較低等優點。對於農桿菌不能感染的植物，採用該方法可打破載體法的局限。基因槍的轉化頻率與受體種類、微彈大小、轟擊壓力、制止盤與金顆粒的距離、受體預處理、受體轟擊後培養有直接關係。

低壓手持式基因槍

槍法操作

基因槍法： 將直徑4um的鎢粉或金粉在供體DNA中浸泡，然後用基因槍將這些粒子打入細胞、組織或器官中，具有一次處理多個細胞的優點，但轉化效率較低。另外這種方法也用於基因治療和抗體製備，並已取得初步成效。

方法效果安全

基因槍法( Gene gun) 又稱粒子轟擊、高速粒子噴射技術或基因槍轟擊技術， 是由美國Comel 大學生物化學系John. C. Santord 等於1983 年研究成功。首先在植物中獲得成功套用。通過動力系統將帶有基因的金屬顆粒( 金粒或鎢粒) ，將DNA 吸附在表面，以一定的速度射進靶細胞，實現穩定轉化的目的。小顆粒穿透力強，不需對靶細胞進行修飾。基因槍具有套用面廣、方法簡單、對治療基因的大小要求不嚴格、轉化時間短、瞬時表達持續時間長、一次處理多個細胞、安全性高等優點。用比普通的注射法低2 ～ 3 個數量級的DNA 即可產生較高的保護作用，但轉化效率相對較低，是目前廣泛套用且十分高效的免疫方法。

2003 年，有學者提出基因槍免疫無論是其介導產生的抗體效價還是其所需的DNA 疫苗劑量，均優於肌注途徑。Kim HJ 等人為了證明這一說法，將P. vivax 的AMA － 1 基因克隆並在質粒載體UBpcAMA － 1 中表達，可獲得一個大約56. 8kDa 的蛋白。通過肌內免疫或者通過基因槍4 次免疫BALB/c 小鼠，在最後1 次注射的2 周后通過流式細胞儀檢測脾T 細胞亞型的比例。實驗結果顯示，肌內注射的鼠脾細胞在CD8 + T 細胞和CD4 + T 細胞的比例中無意義; 然而，在運用基因槍免疫的鼠體內，觀察到了顯著增加( P < 0. 05) 的CD8+ 細胞。結果表明，當其肌內注射編碼P. vivax AMA － 1 的質粒DNA 疫苗時，產生的細胞免疫原性很低; 然而，通過基因槍注射技術時可觀察到明顯效果。

通過基因槍轉運金粒包裹的DNA 疫苗可抑制腫瘤組織的生長。Abe A 等 通過皮內基因槍轉運DNA ( pNGVL －hFLex) 包裹的金粒到靶腫瘤周圍的鼠皮膚，檢測通過基因槍介導的一種Flt3 配體FL ( 一種新發現的細胞因子，可促進樹突狀細胞的生長) 轉移在鼠模型中對腫瘤生長上的抑制效果。實驗結果: 通過免疫組化學和螢光激活的細胞分類( FACS)顯示了基因槍介導的DNA ( pNGVL － hFLex) 的轉移顯著增加了CD11c ( + ) DCs 在腫瘤組織中的數量，抑制了MCA205 腫瘤的生長。從而得出，通過基因槍成功的進行了FL 治療，在腫瘤組織中顯著增加了DCs 細胞的數目並抑制了腫瘤的生長。

由於金粒成本過高，Chen Cad 等人比較了裸DNA 疫苗和金粒包裹的DNA 疫苗分別通過低壓基因槍和高壓基因槍轉運時在體內產生的免疫效果。實驗檢測了低壓的基因槍轉運的非載體裸DNA 疫苗，同金珠包裹的DNA 疫苗相比能否產生相似的抗原特異的免疫應答和抗腫瘤效果。結果顯示: 在鼠體內，裸CRT/E7 DNA 疫苗導致更強烈的免疫反應，大幅度的E7 特異性CD8 + T 細胞前體和E7 特異性抗體有所增加; 裸CRT/E7 DNA 疫苗產生強大的抗皮下的E7 表達腫瘤和抗E7 表達前的轉移性肺癌的抗腫瘤效果; 此外，裸CRT/E7 DNA 疫苗免疫的鼠同用金珠包裹的CRT/E7 DNA 疫苗免疫的鼠相比在皮膚表面的燒傷影響明顯減少。實驗最後得出: 裸CRT/E7DNA 疫苗通過低壓基因槍轉運，同傳統的金珠包裹的DNA 疫苗相比，能產生相似強大的免疫應答和有效的抗腫瘤效果，且更方便，並具有更小的副作用。