DE102005035456A1 - A method of electromanipulating cells to alter the membrane permeability of these cells using lipophilic ions as a medium supplement - Google Patents
A method of electromanipulating cells to alter the membrane permeability of these cells using lipophilic ions as a medium supplement Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Behandlung von Zellen mit elektrischen Feldern zur Veränderung der Membranpermeabilität dieser Zellen unter Verwendung von lipophilen Ionen als Mediumzusatz. Spezieller betrifft die Erfindung Verfahren zur Elektroporation und Elektrofusion von Zellen unter Verwendung von lipophilen Ionen als Mediumzusatz.The invention relates to methods for treating cells with electric fields to change the membrane permeability of these cells using lipophilic ions as a medium additive. More particularly, the invention relates to methods of electroporation and electrofusion of cells using lipophilic ions as a medium additive.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Behandlung von Zellen mit elektrischen Feldern zur Veränderung der Membranpermeabilität dieser Zellen unter Verwendung von lipophilen Ionen als Mediumzusatz. Spezieller betrifft die Erfindung Verfahren zur Elektroporation und Elektrofusion von Zellen unter Verwendung von lipophilen Ionen als Mediumzusatz. Durch diesen Zusatz von lipophilen Ionen wird die Effizienz und vor allem auch die Reproduzierbarkeit deutlich erhöht sowie die ansonsten relativ hohe Variationsbreite der Elektroporations- bzw. Elektrofusionsverfahren verkleinert.The The present invention relates to methods of treating cells with electric fields to change the membrane permeability of these cells using lipophilic ions as a medium supplement. More particularly, the invention relates to methods of electroporation and electrofusion of cells using lipophilic ions as a medium supplement. By this addition of lipophilic ions is the efficiency and, above all, the reproducibility elevated as well as the otherwise relatively high variation of electroporation or electrofusion reduced.
Elektrotransfektion und Elektrofusion von Zellen werden routinemäßig in vielen Bereichen der Biotechnologie und Biomedizin für die Manipulation des Genoms und des Zytosols eingesetzt. Beide Methoden basieren auf der Anwendung von elektrischen Feldpulsen hoher Intensität und sehr kurzer Dauer, die zu einem reversiblen elektrischen Membrandurchbruch (sog. Elektroporation) führen. Ein breites Spektrum von Molekülen, einschließlich Hormone, Proteine, RNA und DNA, kann in lebende Zellen mittels Elektroporation eingeschleust werden. Bei dielektrophoretisch kontaktierten Zellen führt der Membrandurchbruch in der Kontaktzone zur Verschmelzung der Zellen, was für die Herstellung von Hybridzellen (Elektrofusion) benutzt werden kann.electrotransfection and electrofusion of cells are routinely used in many areas Biotechnology and biomedicine for used the manipulation of the genome and the cytosol. Both methods are based on the application of high intensity and very intense electric field pulses short duration, leading to a reversible electrical membrane breakthrough (so-called electroporation) lead. A wide range of molecules, including hormones, Proteins, RNA and DNA, can be transformed into living cells by electroporation be introduced. In dielectrophoretically contacted cells leads the Membrane breakthrough in the contact zone to fuse the cells, what kind of the production of hybrid cells (electrofusion) can be used can.
Für die Elektroporation/fusion
von Säugerzellen
verwendet man in der Regel Feldstärken von wenigen kV/cm und
Pulsdauer von einigen 10 μs
(bis ms). Das angelegte Feld führt
zu einer exponentiellen Membranaufladung, die durch die induzierte
Transmembranspannung Vg angegeben werden
kann:
Die Zeitkonstante τm der Membranaufladung wird mit Hilfe der folgenden Gleichung errechnet: wobei Cm [μF/cm2] die flächenspezifische Membrankapazität ist und σi und σe für die spezifischen Leitfähigkeiten [mS/cm] des Zytosols und des äußeren Porations- bzw. Fusionsmediums stehen.The time constant τ m of the membrane charging is calculated using the following equation: where Cm [μF / cm 2 ] is the area-specific membrane capacity and σ i and σ e are the specific conductivities [mS / cm] of the cytosol and the outer poration or fusion medium, respectively.
Setzt man für den Zellradius einen typischen Wert von 7 μm in die Gleichung 1 ein, kann die minimale kritische Feldstärke für den Durchbruch in den zu den Elektroden zugewandten Membranbereichen (θ = 0) berechnet werden (unter der Bedingung, dass die Pulsdauer viel länger als die Relaxationszeit der Membran ist t >> τm): Ekrit = Vc/(1.5 × a) ≈ 1 kV/cm. Für größere Zellen werden entsprechend der Gl. 1 wesentlich kleinere Feldstärken benötigt. Die Zeitkonstante τm bei Säugerzellen liegt im Bereich von 0.1-1 μs (Gl. 2: Cm 1 μF/cm2, σi 5 mS/cm, σe = 0.1-10 mS/cm, s.u.). Daher sind die verwendeten Pulsdauern von 10-100 μs viel länger als τm so dass Gl. 1 vereinfacht werden kann: Vg = 1.5aE0cosθ.If the cell radius is given a typical value of 7 μm in Equation 1, the minimum critical field strength for the breakdown in the membrane regions facing the electrodes (θ = 0) can be calculated (provided that the pulse duration is much longer than the relaxation time of the membrane is t >> τ m ): E crit = V c / ( 1.5 × a) ≈ 1 kV / cm. For larger cells, according to Eq. 1 much smaller field strengths needed. The time constant τ m in mammalian cells is in the range of 0.1-1 μs (equation 2: Cm 1 μF / cm 2 , σ i 5 mS / cm, σ e = 0.1-10 mS / cm, see below). Therefore, the used pulse durations of 10-100 μs are much longer than τ m, so that Eq. 1 can be simplified: V g = 1.5aE 0 cosθ.
Im Stand der Technik ist bekannt, dass die Effizienz von Elektrotransfektions- und -Elektrofusionsverfahren durch die Verwendung von schwach-leitenden, hypotonen Medien während der Pulsapplikation deutlich gesteigert werden kann [Zimmermann & Neil, 1996; Sukhorukov et al. 1998]. Solche Medien enthalten als Hauptosmotikum verschiedene Zucker und Zuckerderivate. Unter anderem Zucker werden monomere Kohlenhydrate, wie Glukose, Sorbit, Inosit oder Mannit, sowie Disaccharide, einschließlich Saccharose oder Trehalose, allgemein benutzt [Zimmermann & Neil, 1996].in the It is known in the prior art that the efficiency of electrotransfection and -Electrofusionsverfahren by the use of weak-conductive, hypotonic media during the pulse application can be significantly increased [Zimmermann & Neil, 1996; Sukhorukov et al. 1998]. Such media contain as the main osmoticum different Sugar and sugar derivatives. Among other things, sugars become monomeric Carbohydrates, such as glucose, sorbitol, inositol or mannitol, and disaccharides, including Sucrose or trehalose, commonly used [Zimmermann & Neil, 1996].
Die Reduktion des osmotischen Druckes und der Leitfähigkeit dient mehreren Zwecken bei der Elektroporation und -fusion:
- 1) Das hypotone Anschwellen von Zellen fördert den Membrandurchbruch, weil die induzierte Membranspannung linear vom Zellradius abhängt (s.o. Gl. 1).
- 2) Das Verringern der äußeren Leitfähigkeit verbessert stark die Elektroinjektion aufgrund der transienten Elektrodeformationskraft FDEF auf die Zellmembran: Wenn σi = σe, bleibt die Deformationskraft aus: FD = 0. Unter der Bedingung σi < σe wird auf die Zellmembran eine Elongationskraft FD in Feldrichtung ausgeübt, deren Ausmaß mit sinkender σe zunimmt (Gl. 3). Gleichzeitig führt die Senkung der σe zu einer starken Zunahme der Mengen an elektroinjizierten Molekülen [Sukhorukov et al., 1998].
- 3/4) Bei der Elektrofusion sind niedrig leitende Medien obligatorisch. Analog zur Deformationskraft nehmen sowohl die elektrische Polarisation der Zelle bzw. der induzierte Zelldipol μc (Gl. 4) als auch die positive dielectrophoretische Kraft im MHz-Bereich (1-10 MHz) (Gl. 5) mit sinkender σe zu [Jones, 1995]: wobei εeε0 = 80 × 8.8510-12 F/m die Permittivität des wässrigen Außenmediums ist. Der Term ∇E0 2 spiegelt die Inhomogenität des Feldes wider. Die Verminderung der σe führt außerdem zu einer Erhöhung der Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, was die gegenseitige Anziehung der Fusionspartner begünstigt.
- 5) Zusätzlich zu den oben beschriebenen physikalischen Effekten erleichtert das hypotone Anschwellen die Elektrofusion durch die Auflösung des Zytoskeletts, das Glätten der Zellmembranen (Retraktion der Mikrovilli) und die Erhöhung der Mobilität der Membranbestandteile.
- 1) The hypotonic swelling of cells promotes membrane breakthrough because the induced membrane voltage depends linearly on the cell radius (see Eq. 1).
- 2) Reducing the outer conductivity greatly improves the electroinjection due to the transient electrodefractive force F DEF on the cell membrane: If σ i = σ e , the deformation force remains: F D = 0. Under the condition σ i <σ e , an elongation force F D in the field direction is exerted on the cell membrane, the extent of which increases with decreasing σ e (equation 3). At the same time, the decrease in σ e leads to a large increase in the amounts of electroinjected molecules [Sukhorukov et al., 1998].
- 3/4) In electrofusion, low-conductivity media are mandatory. Analogous to the deformation force, both the electrical polarization of the cell or the induced cell dipole μ c (equation 4) and the positive dielectrophoretic force in the MHz range (1-10 MHz) (equation 5) increase with decreasing σ e to [Jones , 1995]: where ε e ε 0 = 80 × 8.8510 -12 F / m is the permittivity of the aqueous external medium. The term ∇E 0 2 reflects the inhomogeneity of the field. The decrease in σ e also leads to an increase in the dipole-dipole interactions, which favors the mutual attraction of the fusion partners.
- 5) In addition to the physical effects described above, hypotonic swelling facilitates electrofusion by dissolving the cytoskeleton, smoothing the cell membranes (retraction of the microvilli), and increasing the mobility of the membrane constituents.
Trotz breiter Anwendung von Elektrotransfektions/Elektroporations- und Elektrofusionsverfahren gibt es bei den derzeit angewandten Verfahren jedoch immer noch eine Reihe ungelöster Probleme, wie z.B.:
- (1) niedrige Transfektions- und Fusionsraten bei besonders „Feld-resistenten" Zelltypen,
- (2) hohe Sterblichkeitsraten von Zellen nach der Elektroporation/fusion,
- (3) starke „batch-to-batch" Schwankungen der Transfektions- und Fusionsraten sowie
- (4) sehr oft schwankende Reproduzierbarkeit in der Elektroinjektions- bzw. Fusionsausbeute.
- (1) low transfection and fusion rates in particularly "field resistant" cell types,
- (2) high mortality rates of cells after electroporation / fusion,
- (3) strong batch-to-batch variations in transfection and fusion rates as well
- (4) very often fluctuating reproducibility in the electroinjection or fusion yield.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung von neuen verbesserten Elektromanipulationsverfahren für Zellen mit gesteigerter Effizienz und Reproduzierbarkeit. Eine damit in Zusammenhang stehende weitere Aufgabe ist die Bereitstellung von Mitteln zur Verbesserung herkömmlicher Elektromanipulationsverfahren, insbesondere Elektroporations- und Elektrofusionsverfahren.A Object of the present invention is therefore in the provision new improved cell electrification techniques with increased efficiency and reproducibility. A so in Related task is the provision of Means for improving conventional electromanipulation methods, in particular electroporation and electrofusion processes.
Eingehende Untersuchungen der Erfinder führten zu dem überraschenden Ergebnis, dass durch einen Zusatz von lipophilen Ionen zu dem Behandlungsmedium, insbesondere einem hypotonen Behandlungsmedium, die Effizienz und Reproduzierbarkeit von Elektromanipulationsverfahren für Zellen, wie z.B. Elektroporations- und Elektrofusionsverfahren, stark verbessert und insbesondere die Ausbeute und Lebensfähigkeit der elektromanipulierten Zellen deutlich erhöht werden kann.incoming Investigations of the inventors led to the surprising Result that by adding lipophilic ions to the treatment medium, in particular a hypotonic treatment medium, the efficiency and Reproducibility of electromanipulation procedures for cells, such as. Electroporation and electrofusion process, greatly improved and in particular the yield and viability of the electromanipulated Cells increased significantly can be.
Dementsprechend werden die oben angesprochenen Aufgaben erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Behandlung von Zellen mit elektrischen Feldern nach Anspruch 1, bei dem das Behandlungsmedium lipophile Ionen enthält, sowie die Verwendung dieser lipophilen Ionen nach Anspruch 23. Spezielle und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Accordingly The above-mentioned objects are achieved by the invention the provision of a method of treating cells with electric fields according to claim 1, wherein the treatment medium contains lipophilic ions, and the use of these lipophilic ions according to claim 23 and preferred embodiments The invention is the subject of the dependent claims.
Beschreibung der Erfindungdescription the invention
Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung waren experimentelle Befunde, dass viele Zellen, speziell Säugerzellen, insbesondere unter hypotonen Bedingungen wie sie typischerweise während einer Elektroporation/Elektrofusion vorliegen, zu einer komplexen Volumenregulation in der Lage sind.starting point for the present invention have been experimental findings that many cells, especially mammalian cells, especially under hypotonic conditions as typically while electroporation / electrofusion, to a complex Volume regulation are able.
Jüngere Untersuchungen [Reuss et al., 2004] haben gezeigt, dass nach dem raschen anfänglichen Anschwellen der Zellen in hypotonem Zuckermedien, in Abhängigkeit von dem verwendeten Zuckern, sowohl eine langsamere sekundäre Volumenzunahme als auch Schrumpfung der Zellen auftreten kann. Beides kann zum schnellen Ausfluss des Elektrolyts durch sog. Volumen-sensitive Kanäle aus dem Zytosol führen.Recent investigations [Reuss et al., 2004] have shown that after rapid initial swelling of the cells in hypotonic sugar media, depending on the one used Sugar, both a slower secondary volume increase as well Shrinkage of the cells can occur. Both can be fast Outflow of the electrolyte by so-called. Volume-sensitive channels from the Lead cytosol.
In hypotonen Porations- und Fusionsmedien, die mit einem Oligosaccharid (z.B. Trehalose, Saccharose oder Raffinose) substituiert sind, findet eine regulatorische Volumenabnahme (sog. „regulatory volume decrease" = RVD) bei allen bisher untersuchten humanen und Säugerzellen statt. Dies bedeutet, dass Zellen nach einer kurzen Schwellungsphase (1-3 min) in hypotonem Medium ihr ursprüngliches Volumen (trotz anhaltendem hypotonen Stress) innerhalb von 15-20 min einregulieren können.In hypotonic poration and fusion media containing an oligosaccharide (e.g., trehalose, sucrose or raffinose) a regulatory volume decrease (so-called "regulatory volume decrease" = RVD) in all So far, human and mammalian cells have been studied. This means, After a short period of swelling (1-3 min) cells in hypotonic Medium her original Volume (despite persistent hypotensive stress) within 15-20 can regulate min.
Elektrophysiologische Studien anderer Autoren lassen es wahrscheinlich erscheinen, dass die anfängliche Zellschwellung die Volumen-sensitiven Chlorid-Kanäle aktiviert, was zum Chlorid-Ausstrom aus der Zelle und einer Depolarisation der Zellmembran führt. Die Membrandepolarisation bewirkt eine Aktivierung der spannungsabhängigen K+-Kanäle und einen K+-Ausstrom. Der Netto-KCl-Ausstrom zusammen mit dem osmotisch-bedingten Wasserausstrom dürfte zu einer Wiederherstellung des normalen (d.h. isotonischen) Zellvolumens führen [Fürst et al., 2002; Lang, 1998].Electrophysiological studies by other authors suggest that initial cell swelling may activate the volume-sensitive chloride channels, resulting in chloride outflow from the cell and cell membrane depolarization. The membrane depolarization causes activation of the voltage-dependent K + channels and a K + outflow. The net KCl outflow along with the osmotic water outflow is expected to restore normal (ie, isotonic) cell volume [Fürst et al., 2002; Lang, 1998].
Im Gegensatz zu Oligosacchariden findet in hypotonen Lösungen monomerer Zuckerderivate (z.B. Sorbit, Inosit oder Glukose) keine RVD statt [Reuss et al., 2004]. Bei manchen Zellarten beobachtet man sogar eine sekundäre langsamere Schwellung der Zellen. Der Unterschied zwischen Oligo- und Monosacchariden könnte durch die Größenselektivität der Volumen-sensitiven Kanäle („volume-sensitive channels" = VSC) erklärt werden. Solche Kanäle sind ubiquitär in den Membranen der Säugerzellen vorhanden [Kirk, 1997; Strange, 1994].in the Unlike oligosaccharides found in hypotonic solutions monomeric Sugar derivatives (for example sorbitol, inositol or glucose) no RVD instead [Reuss et al., 2004]. In some cell types, you even see one secondary slower swelling of the cells. The difference between oligo- and monosaccharides could by the size selectivity of the volume-sensitive channels ("volume-sensitive channels "= VSC) explained become. Such channels are ubiquitous in the membranes of mammalian cells present [Kirk, 1997; Strange, 1994].
Jedoch
führt der
hypotone Stress auch in Medien ohne RVD, z.B. in Inosit- oder Sorbitsubstituierten Medien,
zu erheblichen Elektrolytverlusten und Senkung der zytosolischen
Leitfähigkeit
(wie z.B. durch Elektrorotationsspektren (
Die Ionenverluste aus dem Zytosol senken die Leitfähigkeit σi des Zytosols, wodurch die Porations- und Fusions-relevante Deformationskraft (Gl. 3), Zellpolarisation μc (Gl. 4) und dielektrophoretische Kraft (Gl. 5) stark erniedrigt werden. Außerdem hat der Ionenausfluss aus dem Zytosol erhebliche Vitalitätsverluste bei Zellen zur Folge.The ion losses from the cytosol reduce the cytosolic σ i conductivity, which greatly reduces the porosity and fusion relevant deformation force (equation 3), cell polarization μ c (equation 4) and dielectrophoretic force (equation 5). In addition, the ion outflow from the cytosol results in significant loss of vitality in cells.
Diese Effekte können die positiven Wirkungen von hypotonen Medien bei der Elektroporation/Elektrofusion ganz oder teilweise zunichte machen.These Effects can the positive effects of hypotonic media in electroporation / electrofusion completely or partially ruined.
Bis jetzt wurden in der Literatur die komplexe Volumenantwort von Zellen, speziell Säugerzellen, in hypotonen Zuckermedien und die damit verbundenen Ionenflüsse jedoch noch nicht hinsichtlich ihrer Relevanz für die Elektroporation und -fusion diskutiert.To now, in literature, the complex volume response of cells, especially mammalian cells, in hypotonic sugar media and the associated ion fluxes, however not yet relevant to their relevance to electroporation and fusion discussed.
Die vorliegende Erfindung beruht nun u. a. auf dem überraschenden experimentellen Befund, dass der Zusatz von lipophilen Ionen, insbesondere Anionen, zu dem Behandlungsmedium unter anderem diese Volumenregulation unterbinden und damit auch die Effizienz von Elektroporations- bzw. Elektrofusionsverfahren deutlich steigern kann.The present invention is now based u. a. on the surprising experimental Found that the addition of lipophilic ions, especially anions, Among other things, this volume regulation to prevent the treatment medium and thus also the efficiency of electroporation or electrofusion can increase.
Die Adsorption bzw. der Einbau lipophiler Anionen in die Zellmembran führt möglicherweise zu einer Inhibierung der an der Volumenregulation beteiligten Ionenkanäle. Alternativ kann es sein, daß die lipophilen Ionen auf direkte oder indirekte Weise die Offenwahrscheinlichkeit der Kanäle bzw. deren sonstige Transporteigenschaften regulieren. Aus beiden Modellvorstellungen kann abgeleitet werden, daß bei Einsatz von lipophilen Ionen die Ionenverluste aus dem Zytosol während des hypotonen Stresses stark verringert werden. Zum einen wird dadurch das Zellvolumen stabilisiert, zum anderen werden der Ionengehalt und die Leitfähigkeit des Zytosols auf hohen Niveaus gehalten.The Adsorption or the incorporation of lipophilic anions into the cell membrane possibly leads to inhibit the ion channels involved in volume regulation. alternative It may be that the lipophilic ions in a direct or indirect way the probability of occurrence of the channels or regulate their other transport properties. From both Model ideas can be derived that when using lipophilic Ionic ions lost from the cytosol during hypotonic stress be greatly reduced. On the one hand, this is the cell volume stabilized, on the other hand, the ion content and the conductivity of the cytosol are kept at high levels.
Ohne sich auf eine Theorie hinsichtlich des Wirkungsmechanismus festlegen zu wollen, wird gegenwärtig davon ausgegangen, dass diese Inhibierung bestimmter Ionenkanäle eine Folge der Änderung, insbesondere Erhöhung, der Membrankapazität der Zelle, in Abhängigkeit von deren Membranspannung, durch die Adsorption und/oder den Einbau der lipophilen Ionen in die Membran ist.Without to commit to a theory of the mechanism of action to want to become, is present assumed that this inhibition of certain ion channels a Consequence of the change, especially increase, the membrane capacity the cell, in dependence from their membrane voltage, by adsorption and / or incorporation the lipophilic ions is in the membrane.
Umfangreiche Untersuchungen der Erfinder haben ergeben, dass die durch lipophile Ionen induzierte Änderung der Membrankapazität in Abhängigkeit von der Membranspannung in der Regel einer bestimmten Beziehung folgt und vorzugsweise das Verhalten einer symmetrischen oder asymmetrischen Glockenkurve mit einer Spannung Vmax, bei der die Kapazitätserhöhung C(Vmax) maximal ist, aufweist.Extensive studies by the inventors have revealed that the lipophilic ion-induced Changing the membrane capacitance as a function of the membrane voltage usually follows a certain relationship and preferably the behavior of a symmetrical or asymmetric bell curve with a voltage V max , at which the increase in capacitance C (V max ) is a maximum.
Die Parameter der Glockenkurve hängen dabei von der chemischen Natur der lipophilen Ionen und von der Beschaffenheit der Membran (bzw. Zelltyp) ab. Anhand der Spannungsabhängigkeit der Glockenkurve eines lipophilen Ions können Rückschlüsse auf die Verteilung der lipophilen Ionen in der Membran gezogen werden.The Hang the parameters of the bell curve thereby of the chemical nature of the lipophilic ions and of the Nature of the membrane (or cell type) from. Based on the voltage dependence The bell curve of a lipophilic ion can draw conclusions about the distribution of the lipophilic ions are pulled in the membrane.
Eine Gleichverteilung der lipophilen Ionen auf beiden Seiten der Membran sollte bei der Membranspannung vorliegen, bei der die maximale Kapazitätserhöhung festgestellt wird. Hingegen liegt die extremste Ungleichverteilung der lipophilen Ionen (entweder komplett auf zytosolischer oder extrazellulärer Membranseite) vor, wenn keine Kapazitätserhöhung durch die lipophilen Ionen gemessen werden kann. Eine ungleichmäßige Verteilung der lipophilen Ionen sollte zu einer starken Erniedrigung des Oberflächenpotentials (bis ΔV ~ -400 mV) an einer Seite der Membran führen. Dies wird in der Regel zu einer drastischen Veränderung des Potentialverlaufs über die Membran führen. Dieser „Membran-Asymmetrie"-Effekt kann Elektromanipulationen von behandelten Zellen auf verschiedene Weise erleichtern:
- 1) die drastische Erniedrigung des Oberflächenpotentials führt zu einem so steilen Potentialverlauf über die Membran, daß lokale Durchbrüche erzeugt werden bzw. lokale Durchbrüche durch überlagerte externe Felder erleichtert werden (Elektroporation, Elektrofusion).
- 2) der veränderte Potentialverlauf führt zur Beeinflussung von spannungsabhängigen Transportsystemen in der Membran (Volumenregulation).
- 3) Neben der „Membran-Asymmetrie" wird eine „Hemisphären-Asymmetrie" der Zelle als ganzes auftreten. Diese erleichtert den elektrischen Durchbruch auf zwei Arten. Auf der einen Seite der Zelle ist das Potential zum Durchbruch bereits nahezu erreicht und die extern applizierte Durchbruchsspannung kann geringer als normal gewählt werden. Auf der anderen Seite der Zelle ist der anliegende Potentialgradient „ungünstig" für die extern angelegte Durchbruchsspannung. Diese Zellseite ist also durch die lipophilen Ionen „geschützt". Alternativ kann man dies im Rahmen der externen Feldamplitude bzw. in der Länge/Kürze des applizierten Feldpulses nutzen. Beide Hemisphären werden unterschiedliche Aufladungszeiten aufweisen. Dies hat zur Folge, daß dieser „asymmetrische" Durchbruch für die Zelle schonender ist als der normale Durchbruch.
- 1) the drastic reduction of the surface potential leads to such a steep potential profile across the membrane that local breakthroughs are generated or local breakthroughs are facilitated by superimposed external fields (electroporation, electrofusion).
- 2) The altered potential course leads to the influence of voltage-dependent transport systems in the membrane (volume regulation).
- 3) In addition to the "membrane asymmetry", a "hemispheric asymmetry" of the cell as a whole will occur. This facilitates the electrical breakdown in two ways. On one side of the cell, the potential for breakdown is already almost reached and the externally applied breakdown voltage can be chosen to be lower than normal. On the other side of the cell, the applied potential gradient is "unfavorable" for the externally applied breakdown voltage, so this cell side is "protected" by the lipophilic ions. Alternatively, one can use this in the context of the external field amplitude or in the length / shortness of the applied field pulse. Both hemispheres will have different charging times. As a result, this "asymmetric" breakthrough is gentler on the cell than the normal breakthrough.
Dieser Befund ermöglicht die Auswahl besonders geeigneter lipophiler Ionen durch Bestimmung ihrer Auswirkungen auf die Änderung der Membrankapazität unter vorgegebenen Bedingungen. Ein solches Auswahlverfahren wird typischerweise die folgenden Schritte umfassen:
- – Messung der elektrischen Membrankapazität der biologischen Zelle in Abhängigkeit von einer bestimmten Membranspannung, wobei die Spannungsabhängigkeit der durch lipophile Ionen induzierten Membrankapazität mit mehreren verschiedenen lipophilen Ionen im Behandlungsmedium gemessen wird, und
- – Feststellung und Auswahl der lipophilen Ionen, für welche die durch lipophile Ionen induzierte Membrankapazität der Zelle ein vorbestimmtes Auswahlkriterium erfüllt. Dieses Auswahlkriterium kann beispielsweise die Form oder Position der Glockenkurve bei bestimmten Membranspannungen sein.
- Measuring the electrical membrane capacity of the biological cell as a function of a specific membrane voltage, the voltage dependence of the lipophilic ion-induced membrane capacity being measured with a plurality of different lipophilic ions in the treatment medium, and
- Detection and selection of the lipophilic ions for which the lipophilic ion-induced membrane capacity of the cell meets a predetermined selection criterion. This selection criterion can be, for example, the shape or position of the bell curve at certain membrane stresses.
Je nach den gewünschten Ergebnissen und Anwendungen können z.B. diejenigen lipophilen Ionen ausgewählt werden, für welche die Membrankapazität bei der natürlichen Membranspannung der Zelle ein Minimum aufweist (d.h. an der hypo- bzw. hyperpolarisierten Flanke der Glockenkurve liegt), oder diejenigen, für welche die Membrankapazität bei der natürlichen Membranspannung der Zelle ein Maximum aufweist.ever according to the desired Results and applications can e.g. those lipophilic ions are selected for which the membrane capacity at the natural Membrane voltage of the cell is at a minimum (i.e. or hyperpolarized flank of the bell curve), or those for which the membrane capacity at the natural Membrane voltage of the cell has a maximum.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden diejenigen lipophilen Ionen ausgewählt, für welche die Membrankapazität bei der natürlichen Membranspannung der Zelle einen nur wenig bzw. keinen erhöhten Wert aufweist, d.h. jene lipophilen Ionen, deren charakteristische Glockenkurve derartig aussieht, daß sie bei der natürlichen Membranspannung eine abfallende Flanke aufweist. In diesem Fall werden die lipophilen Ionen bei der natürlichen Membranspannung voraussichtlich ungleichmäßig über die Membran verteilt sein und den obigen nutzbaren Asymmetrieffekt verursachen. Dies betrifft z.B. hyperpolarisierte Zellen, die einem extrem schwachleitenden Fusionsmedium ausgesetzt sind.In an embodiment In the invention, those lipophilic ions are selected for which the membrane capacity at the natural Membrane voltage of the cell a little or no increased value has, i. those lipophilic ions, their characteristic bell curve looks like that at the natural Membrane voltage has a falling edge. In this case For example, the lipophilic ions are expected to be at natural membrane tension uneven about the Be distributed membrane and cause the above usable asymmetry effect. This concerns e.g. hyperpolarized cells that are extremely weak Are exposed to fusion medium.
Lipophile Ionen, für welche die Membrankapazität bei der natürlichen Membranspannung der Zelle ein Maximum aufweist, könnten für Anwendungen genutzt werden, bei denen eine hohe Membrankapazität bzw. eine Gleichverteilung der lipophilen Ionen von Nutzen ist. Ein Beispiel hierfür sind Zellen mit inhomogenem Membranaufbau, die auf diese Weise eine homogenere Membranaufladung erhalten, wie z.B. die meisten Säugerzellen, bei denen sich das negativ geladene Phosphatidylserin hauptsächlich auf der zytosolischen Seite der Plasmamembran befindet.lipophilic Ions, for which the membrane capacity at the natural Membrane voltage of the cell has a maximum, for applications be used in which a high membrane capacity or a Uniform distribution of lipophilic ions is useful. An example therefor are cells with inhomogeneous membrane structure, which in this way a more homogeneous membrane charging, e.g. most mammalian cells, in which the negatively charged phosphatidylserine mainly on the cytosolic side of the plasma membrane is located.
Nachdem die natürliche Membranspannung (d.h. ohne angelegtes Feld) von Ionengradienten permeabler Ionen zwischen dem äußeren Badmedium (Behandlungsmedium) und dem Inneren der Zelle abhängt, kann diese durch Zusatz von Salzen zu dem Behandlungsmedium eingestellt werden. Geeignete lösliche Salze können bespielsweise Natrium-, Kalium- oder Bariumionen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.After this The natural Diaphragm voltage (i.e., no applied field) of ion gradients permeable ions between the outer bath medium (Treatment medium) and the interior of the cell depends these are adjusted by adding salts to the treatment medium become. Suitable soluble Salts can For example, sodium, potassium or barium ions include but not limited to this.
Nachdem die Änderung der Membrankapazität einerseits durch Wahl der lipophilen Ionen und andererseits durch Veränderung der natürlichen Membranspannung beeinflusst werden kann, bedeutet dies, dass eine gewünschte Verteilung von lipophilen Ionen entweder bei unveränderter Membranspannung durch die Wahl eines lipophilen Ions mit der gewünschten Form (z.B. Flanke oder Maximum) der Glockenkurve bei dieser Spannung oder bei einem bestimmten Ion durch entsprechende Verschiebung der natürlichen Membranspannung bis zu der Spannung, die dem entsprechenden Glockenkurvenabschnitt entspricht, erhalten werden kann.After this the change the membrane capacity on the one hand by the choice of lipophilic ions and on the other hand by change the natural one Membrane voltage can be influenced, it means that a desired Distribution of lipophilic ions either unchanged Membrane tension by the choice of a lipophilic ion with the desired Shape (e.g., flank or maximum) of the bell curve at this voltage or at a certain ion by corresponding displacement of the natural Diaphragm voltage up to the voltage corresponding to the corresponding bell curve section corresponds, can be obtained.
Ein weiterer Vorteil bei der Einstellung von Zellen auf ein bestimmtes Membranpotential (z.B. durch Verwendung zellzyklus-synchronisierter Zellen, Einstellung des Membranpotentials durch geeignete Salzbedingungen) liegt in der besseren Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.One further advantage in setting cells to a specific one Membrane potential (e.g., using cell cycle synchronized Cells, adjustment of the membrane potential by suitable salt conditions) lies in the better reproducibility of the results.
Wie bereits erwähnt, kann die durch lipophile Ionen induzierte Änderung der Membrankapazität zur vollständigen oder teilweisen Ausschaltung der Volumenregulation von Zellen in hypotonen Medien genutzt werden. Wie oben erörtert, führt dies zu deutlich verringerten Elektrolytverlusten und damit zu einer Verbesserung der Rahmenbedingungen für Elektromanipulationsverfahren wie Elektroporation oder Elektrofusion. Ionenverluste aus dem Zytosol senken die Leitfähigkeit σi des Zytosols, wodurch die Porations- und Fusions-relevante Deformationskraft (Gl. 3), Zellpolarisation μc (Gl. 4) und dielektrophoretische Kraft (Gl. 5) stark erniedrigt werden. Außerdem hat der Ionenausfluss aus dem Zytosol erhebliche Vitalitätsverluste bei Zellen zur Folge.As already mentioned, the lipophilic ion-induced change in membrane capacity can be used to completely or partially eliminate the volume regulation of cells in hypotonic media. As discussed above, this leads to significantly reduced electrolyte losses and thus to an improvement of the basic conditions for electromanipulation processes such as electroporation or electrofusion. Losses from the cytosol reduce the cytosolic σ i , which greatly reduces the porosity and fusion relevant deformation force (equation 3), cell polarization μ c (equation 4), and dielectrophoretic force (equation 5). In addition, the ion outflow from the cytosol results in significant loss of vitality in cells.
Durch die Ausschaltung dieser negativen Effekte kann die Effizienz und Reproduzierbarkeit von Elektromanipulationsverfahren erheblich gesteigert werden.By the elimination of these negative effects can increase the efficiency and Reproducibility of Elektromanipulationsverfahren considerably increased become.
Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich, kann die Gegenwart von lipophilen Ionen bzw. die dadurch induzierte Änderung der Membrankapazität jedoch auch unter nicht-hypotonen, z.B. isotonen, Bedingungen zu einer Membranaufladung führen, die den bei Elektromanipulationsverfahren gewünschten bzw. erforderlichen Membrandurchbruch wesentlich erleichtert. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Verwendung von lipophilen Ionen auch eine leichtere und effizientere Durchführung von Elektromanipulationsverfahren wie Elektroporation oder Elektrofusion in nicht-hypotonen Medien. Die Vermeidung von hypotonem Stress für die Zellen wäre von großem Vorteil und wirkt sich jedenfalls auf die Überlebensraten der manipulierten Zellen günstig aus.As from the above can be seen, the presence of lipophilic ions or by the induced change the membrane capacity but also under non-hypotonic, e.g. isotonic, conditions too lead a membrane charging, those desired or required in the case of electronic manipulation methods Membrane breakthrough much easier. Thus, the inventive use of lipophilic ions also perform easier and more efficient Electromanipulation methods such as electroporation or electrofusion in non-hypotonic media. Avoidance of hypotonic stress for the cells would be from great Advantage and in any case affects the survival rates of the manipulated Cells cheap out.
Geeignete Zellen für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. die erfindungsgemäße Verwendung von lipophilen Ionen sind grundsätzlich alle Zellen natürlichen oder synthetischen Ursprungs. Synthetische Zellen können beispielsweise künstliche membranumhüllte Vesikel, Liposomen oder Micellen sein. Natürliche Zellen umfassen prokaryotische Zellen, z.B. Bakterien oder Hefen, oder eukaryotische Zellen, z.B. tierische oder pflanzliche Zellen. Bevorzugte tierische Zellen sind Säugerzellen, insbesondere humane Zellen. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Zellen um lebende Zellen.suitable Cells for the application of the method according to the invention or the use according to the invention of lipophilic ions are basically all cells natural or of synthetic origin. For example, synthetic cells can be used artificial membrane- Vesicles, liposomes or micelles. Natural cells include prokaryotic Cells, e.g. Bacteria or yeasts, or eukaryotic cells, e.g. animal or plant cells. Preferred animal cells are Mammalian cells, especially human cells. In a preferred embodiment the cells are living cells.
Die erfindungsgemäß verwendeten lipophilen Ionen können Kationen, Anionen oder ein Gemisch aus Kationen und Anionen sein.The used according to the invention lipophilic ions can Cations, anions or a mixture of cations and anions.
Kationen sind speziell für die Verwendung bei Pflanzenzellen bevorzugt, während Anionen bei tierischen Zellen, insbesondere Säugerzellen, besonders bevorzugt sind.cations are specially for preferred for use in plant cells, while anions in animal Cells, in particular mammalian cells, are particularly preferred.
Die erfindungsgemäß verwendeten Kationen können aus einer Spezies bestehen oder mehrere verschiedene Kationen umfassen. Typischerweise werden die verwendeten lipophilen Kationen wenigstens eine Substanz aus der Gruppe von Kationen enthalten, die Kationen von lipophilen Metallkomplexen, lipophilen organometallischen Verbindungen und lipophilen organischen Verbindungen mit mindestens einer positiv geladenen funktionellen Gruppe umfasst. Spezielle Beispiele sind Rheniumhexacarbonyl (Re(CO)6)+, Tetraphenylphosphonium- oder Tetraphenylarseniumverbindungen. Weitere geeignete Verbindungen sind für den Fachmann unschwer durch Routineversuche zu ermitteln.The cations used in the invention may consist of one species or comprise several different cations. Typically, the lipophilic cations used will contain at least one of the group of cations comprising cations of lipophilic metal complexes, lipophilic organometallic compounds, and lipophilic organic compounds having at least one positively charged functional group. Specific examples are rhenium hexacarbonyl (Re (CO) 6 ) + , tetraphenylphosphonium or tetraphenylarsenium compounds. Other suitable compounds will be readily apparent to one skilled in the art through routine experimentation.
Die erfindungsgemäß verwendeten Anionen können aus einer Spezies bestehen oder mehrere verschiedene Anionen umfassen. Typischerweise werden die verwendeten lipophilen Anionen wenigstens eine Substanz aus der Gruppe von Anionen enthalten, die Anionen von lipophilen Metallkomplexen, lipophilen organometallischen Verbindungen und lipophilen organischen Verbindungen mit mindestens einer deprotonierbaren funktionellen Gruppe umfasst.The anions used in the invention may consist of one species or ver several include different anions. Typically, the lipophilic anions used will contain at least one of the group of anions comprising anions of lipophilic metal complexes, lipophilic organometallic compounds and lipophilic organic compounds having at least one deprotonatable functional group.
Spezielle, nicht beschränkende Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare lipophile Ionen, insbesondere lipophile Metallkomplexe, sind die folgenden: Specific, non-limiting examples of lipophilic ions which can be used according to the invention, in particular lipophilic metal complexes, are the following:
Vorzugsweise enthalten die lipophilen Anionen wenigstens eine Substanz aus der Gruppe von Anionen, die Anionen lipophiler Wolfram-Komplexe (LTC), insbesondere lipophiler Wolframcarbonyl-Komplexe, Dipikrylamin (DPA) und Derivate davon, Anionen lipophiler organischer Verbindungen, die mindestens eine Carboxylat-, Sulfonat-, Sulfat-, Thiosulfat- oder Thiocyanatgruppe enthalten, insbesondere Arachidonsäure, oder Anionen eines gegebenenfalls substituierten Tetraphenylborats oder Phenyldicarbaundecandecaborans (PCB) oder eines Tetracyanoborats oder Tetratrifluormethylborats umfasst.Preferably contain the lipophilic anions at least one substance from the Group of anions, the anions of lipophilic tungsten complexes (LTC), in particular lipophilic tungsten carbonyl complexes, dipicrylamine (DPA) and derivatives thereof, anions of lipophilic organic compounds, the at least one carboxylate, sulfonate, sulfate, thiosulfate or thiocyanate group contain, in particular arachidonic acid, or anions of an optionally substituted tetraphenylborate or phenyldicarbaundecane-decane (PCB) or a tetracyano borate or tetratrifluoromethyl borate.
Besonders
bevorzugt sind die lipophilen Anionen aus der Gruppe der folgenden
Anionen ausgewählt,
wobei:
(1) = [C12H4N7O12]-,
2,2',4,4',6,6'-Hexanitrodiphenylamid
(Dipikrylamin = DPA); (2) = das Anion von Et4N[W(CO)5(SCNOC6H4)], Tetraethylammoniumbenzoxazolidin-2-thion-1-yl-pentacarbonylwolframat,
MW 604 (abgekürzt
WO). (3) das Anion von Et4N[W2(CO)10(μ-S2CH)], Tetraethylammoniumdecacarbonyl-μ-dithioformiato-diwolframat,
MW 725 (hier im folgenden als LTC- ("Lipophilic Tungsten
Complex") oder WW
abgekürzt);
(4) Das Anion von Na[B(C6H5)4], Natriumtetraphenylborat, MW 342.Particularly preferred are the lipophilic anions from the group of the following anions selected,
wherein: (1) = [C 12 H 4 N 7 O 12] -, 2,2 ', 4,4', 6,6'-Hexanitrodiphenylamid (hexanitrodiphenylamine = DPA); (2) = the anion of Et 4 N [W (CO) 5 (SCNOC 6 H 4 )], tetraethylammoniumbenzoxazolidine-2-thion-1-yl-pentacarbonyl-tungstate, MW 604 (abbreviated to WO). (3) the anion of Et 4 N [W 2 (CO) 10 (μ-S 2 CH)] Tetraethylammoniumdecacarbonyl-μ-dithioformiato-diwolframat, MW 725 (hereinafter referred to as LTC - ( "Lipophilic Tungsten Complex") or WW abbreviated); (4) The anion of Na [B (C 6 H 5 ) 4 ], sodium tetraphenylborate, MW 342.
Durch die Verwendung mehrerer lipophiler Ionen unterschiedlicher Natur in gleichen oder unterschiedlichen Konzentrationen zur gleichen Zeit oder in zeitlicher Abfolge kann eine „Überlappung" der individuellen Eigenschaften der lipophilen Ionen erreicht werden. Dies kann für verschiedene Zwecke, z.B. zur Gewährleistung robusterer, d.h. reproduzierbarer und weniger störungsanfälliger Verfahrensabläufe von Vorteil sein.By the use of several lipophilic ions of different nature in the same or different concentrations to the same Time or in time, an "overlap" of the individual characteristics of the lipophilic ions are achieved. This can be done for different purposes, e.g. to guarantee more robust, i. reproducible and less error prone procedures of Be an advantage.
Die erfindungsgemäß verwendbaren lipophilen Ionen sind im Stand der Technik wohlbekannte Verbindungen und im Handel erhältlich oder nach bekannten Routineverfahren herstellbar.The usable according to the invention Lipophilic ions are well-known compounds in the art and commercially available or can be produced by known routine methods.
Grundsätzlich sind alle Ionen geeignet, die befähigt sind, die Membrankapazität derartig zu erhöhen, dass die Erhöhung der Kapazität eine symmetrische bzw. asymmetrische Glockenkurve in Abhängigkeit von der Trans-Membranspannung aufweist. Exemplarisch ist dies für einige Ionen (Wolfram-Verbindungen, DPA, etc. ) gezeigt.Basically suitable for all ions that are capable are, the membrane capacity to increase that the increase the capacity a symmetrical or asymmetric bell curve in dependence from the trans-membrane voltage. Exemplary this is for some Ions (tungsten compounds, DPA, etc.).
Nachdem eine Hauptanwendung der vorliegenden Erfindung die Elektromanipulation lebender Zellen sein wird, sollten die lipophilen Ionen in diesem Fall für lebende Zellen physiologisch verträglich sein. Für einige Anwendungen ist es besonders bevorzugt, dass die verwendeten lipophilen Ionen durch UV-Licht abbaubar sind und für lebende Zellen physiologisch verträgliche Abbauprodukte ergeben. Beide Bedingungen sind z.B. bei dem lipophilen anionischen Wolframkomplex der obigen Formel 3 in idealer Weise erfüllt. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass unschwer ähnliche Verbindungen mit ähnlicher Wirksamkeit, Verträglichkeit und ähnlichem Abbauverhalten hergestellt werden können.After this a major application of the present invention is the electromanipulation live cells, the lipophilic ions should be in this Case for live cells are physiologically compatible. For some applications it is particularly preferred that the lipophilic ions used are degradable by UV light and physiological for living cells compatible Degradation products result. Both conditions are e.g. in the lipophilic anionic tungsten complex of the above formula 3 in an ideal manner Fulfills. For the It will be apparent to those skilled in the art that similar compounds are readily available Efficacy, tolerability and the like Degradation behavior can be produced.
Erfindungsgemäß werden die lipophilen Ionen typischerweise in einem Verfahren zur Behandlung von Zellen mit elektrischen Feldern zur Veränderung der Membranpermeabilität dieser Zellen eingesetzt, welches mindestens die folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellung
von mindestens einer Zelle (
1 ) in einem Behandlungsmedium (2 ), und - – Beaufschlagung
der Zelle (
1 ) mit mindestens einem elektrischen Spannungspuls, gekennzeichnet durch den Schritt: - – Zusatz
von lipophilen Ionen zu dem Behandlungsmedium (
2 ).
- - provision of at least one cell (
1 ) in a treatment medium (2 ), and - - loading the cell (
1 ) with at least one electrical voltage pulse, characterized by the step: - Addition of lipophilic ions to the treatment medium (
2 ).
Ein solches Verfahren umfasst allgemein die verschiedenen bekannten oder denkbaren Elektromanipulationsverfahren zur Veränderung der Membranpermeabilität von Zellen, bei denen die Zellen einem elektrischen Spannungspuls ausgesetzt werden, und insbesondere Verfahren zur Elektrotransfektion/Elektroporation oder Elektrofusion.Such a method generally comprises the various known or conceivable electromani Pulsion method for changing the membrane permeability of cells in which the cells are exposed to an electrical voltage pulse, and in particular methods for electrotransfection / electroporation or electrofusion.
Die
lipophilen Ionen werden dem Behandlungsmedium (
In
einer speziellen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird dem Behandlungsmedium (
Vorzugsweise
erfolgt die Beaufschlagung der biologischen Zelle (
Untersuchungen der Erfinder haben ergeben, dass bei Elektrotransfektions/porations- und Elektrofusionsverfahren die Dauer des hypotonen Stresses vor der Feldpulsapplikation einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz dieser Verfahren hat.investigations the inventors have shown that in electrotransfection / poration and electrofusion procedures predict the duration of hypotonic stress the field pulse application has a significant impact on efficiency this method has.
Basierend auf biophysikalischen und volumetrischen Experimenten, konnte die Dauer der hypotonen Behandlung in den Elektromanipulationprotokollen erheblich optimiert werden. In diesen Experimenten wurden hypotone Porations- und Fusionsmedien verwendet, deren Zusammensetzung in den Tabellen 1 und 2 angegeben ist. Für das Waschen der Zellen wurden auch entsprechende isotone Medien eingesetzt.Based on biophysical and volumetric experiments, the Duration of hypotonic treatment in the electromanipulation protocols be optimized significantly. In these experiments were hypotonic Poration and fusion media used, whose composition in Tables 1 and 2 is given. For washing the cells were also used isotonic media.
a) Elektrofusion:a) Electrofusion:
Wesentlich höhere Ausbeuten von lebenden Hybridzellen konnten durch eine Optimierung des Timings der Pulsapplikation erreicht werden. Die Hybridausbeuten hingen stark von der Dauer des hypotonen Stresses vor der Pulsapplikation ab. Eine kurze hypotone Behandlung von 2 min, die dem Ende der schnellen Anschwellphase entsprach, ergab die besten Ergebnisse. Längere Inkubationszeiten (z.B. 20 bzw. 40 min) verringerten die Fusionsausbeuten (Daten nicht gezeigt).Essential higher Yields of living hybrid cells could be improved by optimization the timing of the pulse application can be achieved. The hybrid yields strongly depend on the duration of the hypotonic stress before the pulse application from. A short hypotonic treatment of 2 min, the end of the rapid swelling phase corresponded, gave the best results. Longer incubation times (e.g. 20 and 40 min, respectively) reduced the fusion yields (data not shown).
b) Elektrotransfektion mit dem GFP-Plasmid:b) Electro-transfection with the GFP plasmid:
Analog zur Elektrofusion ergab eine kurze hypotone Behandlung (d.h. 2 min vor der Pulsapplikation) in der Regel wesentlich höhere Ausbeuten an GFP-transfizierten Zellen als eine längere Inkubation von 10 min (Tabelle 4). Im Allgemeinen korrelierten die Inkubationszeit-abhängigen Transfektionsausbeuten (TY) sehr gut mit den transienten Veränderungen der Zellgröße (s. Gl. 1) bei verschiedenen Zelltypen.Analogous for electrofusion revealed a brief hypotonic treatment (i.e., 2 min before the pulse application) usually much higher yields on GFP-transfected cells as a longer incubation of 10 min (Table 4). In general, the incubation time-dependent transfection yields correlated (TY) very well with the transient changes in cell size (see Eq. 1) in different cell types.
Längere Inkubation führte stets zu einer Abnahme der Zellproliferation (PF, z.B. von 47 auf 33% bei HEK-Zellen in Inosit 150), was auf eine verminderte Lebensfähigkeit der Zellen (aufgrund des Elektrolytverlusts) hindeutet.Longer incubation led always to a decrease in cell proliferation (PF, e.g., from 47 to 33% in HEK cells in inositol 150), indicating a decreased viability of the cells (due to electrolyte loss).
Diese starke Abhängigkeit der Elektroporations/transfektions- bzw- Elektrofusionseffizienz von der Dauer des hypotonen Stresses kann zu einer weiteren Verbesserung der oben beschriebenen Elektromanipulationsverfahren unter Verwendung von lipophilen Ionen durch Optimierung der Zeitspannen für den hypotonen Stress genutzt werden. Es ist anzumerken, dass durch diese zeitliche Optimierung in einigen Fällen auch ohne Einsatz von lipophilen Ionen bereits sehr hohe Effizienzen erzielt wurden, die mit lipophilen Ionen nur noch geringfügig gesteigert werden konnten. Die Verwendung von lipophilen Ionen bringt jedoch in jedem Fall den zusätzlichen Vorteil eines robusteren Protokolls, d. h. eines Protokolls, das nicht auf die präzise Einstellung optimaler Zeitwerte zur Erzielung hoher Effizienzen angewiesen ist. Dies stellt gerade bei der gewerblichen Anwendung dieser Verfahren einen großen praktischen Vorteil dar.These strong dependence electroporation / transfection or electrofusion efficiency from the duration of the hypotonic stress can lead to a further improvement the above-described Elektromanipulationsverfahren using of lipophilic ions by optimizing the periods of hypotonic stress be used. It should be noted that through this temporal optimization in some cases Even without the use of lipophilic ions already very high efficiencies achieved with lipophilic ions only slightly increased could become. However, the use of lipophilic ions brings in any case, the additional Advantage of a more robust protocol, i. H. of a protocol that not on the precise Setting optimal time values to achieve high efficiencies instructed. This is just in the commercial application this process a big one practical advantage.
Vorzugsweise
erfolgt der Zusatz der lipophilen Ionen zu dem Behandlungsmedium
(
Figurenbeschreibungfigure description
A: DPA (Verbindung 1)A: DPA (compound 1)
Die unteren beiden Kurven stellen die Ergebnisse der Kontrollmessungen in Abwesenheit des lipophilen Ions DPA am Anfang (Quadrate ) bzw. am Ende (Dreieck mit der Spitze nach unten) der Messreihe dar. Die oberste Kurve (ausgefüllte Kreise) zeigt die Ergebnisse in Anwesenheit von extrazellulären 50 μM DPA und die darunterliegende Kurve (Dreieck mit der Spitze nach oben) in Anwesenheit von extrazellulären 50 μM DPA und 2,8 mM BaCl2.The lower two curves represent the results of the control measurements in the absence of the lipophilic ion DPA at the beginning (squares) and at the end (triangle with the top down) of the measurement series. The top curve (filled circles) shows the results in the presence of extracellular 50 μM DPA and the underlying curve (triangle topped) in the presence of extracellular 50 μM DPA and 2.8 mM BaCl 2 .
B: WO (Verbindung 2)B: WO (compound 2)
Die unteren beiden Kurven stellen die Ergebnisse der Kontrollmessungen in Abwesenheit des lipophilen Ions WO am Anfang (Quadrate ) bzw. am Ende (Dreieck mit der Spitze nach unten) der Messreihe dar. Die oberste Kurve (Dreieck mit der Spitze nach oben) zeigt die Ergebnisse in Anwesenheit von extrazellulären 10 μM WO und 2,8 mM BaCl2 und die darunterliegende Kurve (ausgefüllte Kreise) in Anwesenheit von extrazellulären 10 μM WO.The lower two curves represent the results of the control measurements in the absence of the lipophilic ion WO at the beginning (squares) and at the end (triangle with the top down) of the measurement series. The top curve (triangle with the tip up) shows the results in the presence of extracellular 10 μM WO and 2.8 mM BaCl 2 and the underlying curve (solid circles) in the presence of extracellular 10 μM WO.
C: WW (Verbindung 3; LTC)C: WW (connection 3, LTC)
Die unteren beiden Kurven stellen die Ergebnisse der Kontrollmessungen in Abwesenheit des lipophilen Ions WW am Anfang (Quadrate ) bzw. am Ende (Dreieck mit der Spitze nach unten) der Messreihe dar. Die oberste Kurve (ausgefüllte Kreise) zeigt die Ergebnisse in Anwesenheit von extrazellulären 10 μM WW und die darunterliegende Kurve (Dreieck mit der Spitze nach oben) in Anwesenheit von extrazellulären 10 μM WW und 2,8 mM BaCl2.The lower two curves represent the results of the control measurements in the absence of the lipophilic ion WW at the beginning (squares) and at the end (triangle with the tip down) of the measurement series. The top curve (solid circles) shows the results in the presence of extracellular 10 μM WW and the underlying curve (triangle with the tip up) in the presence of extracellular 10 μM WW and 2.8 mM BaCl 2 .
- A: H7-Zellen wurden 15-20 min in isotonen oder hypotonen Sorbitmedien (ausgefüllte bzw. leere Kreise) derselben Leitfähigkeit von 120 μS/cm inkubiert. Im Vergleich zu isotonen Bedingungen führte hypotoner Stress zu einer deutlichen Verschiebung des zytosolischen Peaks fc2 zu einer niedrigeren Frequenz, was eine signifikante Verringerung der zytosolischen Leitfähigkeit σi anzeigt.
- B: Im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle (offene Kreise) verursachte 10 μM LTC einen zusätzliche Antifeld-Peak (fLTC) und verschob auch die fc2 zu einer höheren Frequenz. Der letztere Effekt ist auf verringerten Elektrolytverlust aus dem Zytosol zurückzuführen.
- A: H7 cells were incubated for 15-20 min in isotonic or hypotonic sorbitol media (filled or empty circles) of the same conductivity of 120 μS / cm. Compared to isotonic conditions, hypotension resulted in a significant shift of the cytosolic peak f c2 to a lower frequency, indicating a significant reduction in cytosolic σ i .
- B: In comparison to the untreated control (open circles), 10 μM LTC caused an additional anti-field peak (f LTC ) and also shifted the f c2 to a higher frequency. The latter effect is due to decreased electrolyte loss from the cytosol.
- aDie mittleren
Cm-, σi- and εi Werte (±SA) wurden durch Anpassung
des Einschalenmodells an die ROT-Spektren der in
6 gezeigten Zellen (nicht mit LTC- behandelt) erhalten. Hinsichtlich weiterer Details siehe Legende zu6 . - bDie ν-Werte wurden durch Volumenmessungen erhalten und repräsentieren das relative Zellvolumen, gemessen 20-25 min nach dem hypotonen Schock.
- a The mean C m , σ i and ε i values (± SA) were obtained by fitting the shell model to the ROT spectra of the in
6 cells shown (not with LTC - treated) was obtained. For more details see legend6 , - b The ν values were obtained by volume measurements and represent the relative cell volume, measured 20-25 min after the hypotonic shock.
Legende zu Tabelle 4:Legend to Table 4:
- aT ist die Dauer der hypotonen Behandlung vor dem ersten Elektropuls; ν(T) ist das relative Zellvolumen zur Zeit T der Pulsapplikation nach dem hypotonen Schock. a T is the duration of the hypotonic treatment before the first electropulse; ν (T) is the relative cell volume at time T of the pulse application after the hypotonic shock.
- bDie TA- und GE-Werte repräsentieren den Prozentsatz bzw. den geometrischen Mittelwert der Fluoreszenzintensität von GFP-positiven Zellen, ermittelt aus GF-Histogrammen. Die geometrischen GE-Mittelwerte von nicht-transfizierten Zellen (d.h., die Autofluoreszenz) waren 3 ± 0.3 a.u. Die Daten repräsentieren den Mittelwert ± SA von 3-9 Experimenten. b The TA and GE values represent the percentage or geometric mean fluorescence intensity of GFP positive cells, as determined from GF histograms. GE geometric mean values of non-transfected cells (ie, autofluorescence) were 3 ± 0.3 au. The data represent the mean ± SA of 3-9 experiments.
- cPF ist die Anzahl der lebensfähigen Zellen 48 h nach einer Elektrotransfektion, angegeben als Prozentsatz der ursprünglichen Anzahl von Zellen. c PF is the number of viable cells 48 h after electro-transfection, expressed as a percentage of the original number of cells.
- dDie Transfektionseffizenz TE ist definiert als TA × PF in Prozent. TE ist proportional zur Anzahl der lebenden Zellen, die das Reportergen exprimieren. d The transfection license TE is defined as TA × PF in percent. TE is proportional to the number of live cells expressing the reporter gene.
Die folgenden Beispiele erläutern spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne dieselbe jedoch darauf zu beschränken.The explain the following examples special embodiments However, without limiting it to the present invention.
BEISPIEL 1EXAMPLE 1
Elektroporation/transfektion von Zellen, deren Plasmamembran mit lipophilen Anionen dotiert wurde/ Transfection electroporation of cells whose plasma membrane has been doped with lipophilic anions
Für die Elektrotransfektion wurden Jurkat-T-Lymphozyten-Zellen, HEK 293-Zellen und Maus-Fibroblasten-L929-Zellen in vollständigem RMPI-Wachstumsmedium („Complete Growth Medium"; abgekürzt CGM), ergänzt mit 10 % (Vol/Vol.) fötalem Kalbserum, bei 37 °C unter 5 % CO2 gezüchtet. Vor der Elektrotransfektion wurden die adhärenten Zellen (d.h. HEK 293 und L929-Zellen) mit 0,5 mg/ml Trypsin ohne EDTA abgelöst, um die Kontaminierung des Pulsmediums mit diesem Chelatbildner zu vermeiden. Das Enzym wurde durch Waschen mit CGM entfernt.For electrotransfection, Jurkat T lymphocyte cells, HEK 293 cells and mouse fibroblast L929 cells were incubated in complete Complete Growth Medium (abbreviated CGM) supplemented with 10% (v / v). fetal calf serum, cultured at 37 ° C under 5% CO 2. Before electro-transfection, the adherent cells (ie, HEK 293 and L929 cells) were detached with 0.5 mg / ml trypsin without EDTA to prevent contamination of the pulse medium with this chelator The enzyme was removed by washing with CGM.
Die Elektrotransfektions/Porationsprotokolle beinhalteten die folgenden Schritte:
- 1. Waschen der Zellen mit einer isotonen Waschlösung (IWS-P, siehe Tabelle 1);
- 2. Suspension von Zellen (106 Zellen/ml) in einer hypotonen Pulslösung (HPS, Tabelle 1), enthaltend 10 μg/ml pEGFP-C1 (Clontech, Heidelberg, Deutschland), kodierend für ein grünes Fluoreszenzprotein (GFP);
- 3. Inkubation der Zellen für 2 oder 10 min. in HPS;
- 4. Applikation eines einzigen exponentiell abnehmenden Pulses bei den Zellproben (~800 μl) bei Raumtemperatur (RT etwa 22-24°C) unter Verwendung des Multiporators (Eppendorf Hamburg, Deutschland) und steriler Küvetten mit planaren Aluminiumelektroden in einem Abstand von 4 mm;
- 5. Nachinkubation der Zellen in Pulsmedium für 10 min bei RT;
- 6. Sanfte Überführung der Zellen in 5 ml vorgewärmtes CGM und 2tägige Kultivierung, um die maximale GFP-Epression erzielen;
- 7. Analyse mittels Durchflußzytometrie und elektronischer Zellzählung.
- 1. washing the cells with an isotonic wash solution (IWS-P, see Table 1);
- 2. suspension of cells (10 6 cells / ml) in a hypotonic pulse solution (HPS, Table 1) containing 10 μg / ml pEGFP-C1 (Clontech, Heidelberg, Germany) encoding a green fluorescent protein (GFP);
- 3. Incubate the cells for 2 or 10 min. in HPS;
- 4. Application of a single exponentially decreasing pulse to the cell samples (~ 800 μl) at room temperature (RT about 22-24 ° C) using the Multiporator (Eppendorf Hamburg, Germany) and sterile cuvettes with planar aluminum electrodes at a distance of 4 mm;
- 5. re-incubation of the cells in pulse medium for 10 min at RT;
- 6. Gentle transfer of the cells to 5 ml prewarmed CGM and 2 days of culture to achieve maximal GFP expression;
- 7. Analysis by flow cytometry and electronic cell counting.
L929-Zellen wurden mit einem Puls von 3 kV/cm Feldstärke und 100 μs Dauer in 100 mOsm Pulsmedien (HPS, Tabelle 1) elektrotransfiziert. Jurkat-Zellen wurden mit 1,2 kV/cm und 40 μs in 100 mOsm HPS transfiziert. HEK-Zellen wurden mit 1,5 kV/cm und 70 μs in 150 mOsm HPS-Pulsmedien behandelt.L929 cells were given a pulse of 3 kV / cm field strength and 100 μs duration in 100 mOsm pulse media (HPS, Table 1) electrotransfected. Jurkat cells were at 1.2 kV / cm and 40 μs transfected in 100 mOsm HPS. HEK cells were injected at 1.5 kV / cm and 70 μs in Treated 150 mOsm HPS pulse media.
Zur Untersuchung der Wirkung eines lipophilen Anions hisichtlich der Vermeidung bzw. Minimierung von unerwünschten Elektrolytverlusten und der Stabilisierung des Zellvolumens wurden verschiedene Porationsmedien mit 10 μM des lipophilen Wolframkomplexes der obigen Formel 3, abgekürzt LTC („lipophilic tungsten complex") versetzt.to Investigation of the effect of a lipophilic anion herichtlich the Avoidance or minimization of unwanted electrolyte losses and the stabilization of cell volume became different poration media with 10 μM the lipophilic tungsten complex of the above formula 3, abbreviated LTC ( "Lipophilic tungsten complex ") added.
Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse, die bei verschiedenen Mediumzusammensetzungen und Zeitbedingungen für den hypotonen Schock erhalten wurden.table Figure 4 shows the results obtained with different medium compositions and time conditions for the hypotonic shock was received.
Die Zugabe des LTC führte, insbesondere bei den längeren Inkubationszeiten in hypotonen Medien, zu einer deutlichen Steigerung der Transfektionseffizienzen.The Adding the LTC resulted in especially with the longer ones Incubation times in hypotonic media, to a significant increase the transfection efficiency.
Die
verbesserten Transfektionsausbeuten konnten auch in zusätzlichen
Experimenten unter Elektroinjektion des Markers Propidiumiodid bestätigt werden
(
BEISPIEL 2EXAMPLE 2
Elektrofusion von ZellenElectrofusion of cells
Für die Elektrofusion wurden humane B-Lymphozyten aus dem peripheren Blut gesunder Spender isoliert und mit 2,4 μg/ml Phytohämagglutinin (PHA-L) aktiviert wie bekannt. Die aktivierten Zellen wurden bei 37°C in einer mit 5% CO2 angereicherten Atmosphäre kultiviert. Als die Zelldichte ~ 5 × 106 Zellen/ml überstieg, wurden die Zellen auf eine Dichte von 1 × 106 Zellen/ml verdünnt. Die aktivierten B-Lymphozyten wurden mit der Human-Maus-Heteromyelom-Zellinie H73C11 fusioniert (hier im folgenden als H7-Zellen bezeichnet), die unter Standardbedingungen gezüchtet worden war.For the electrofusion, human B lymphocytes were isolated from the peripheral blood of healthy donors and activated with 2.4 μg / ml phytohemagglutinin (PHA-L) as known. The activated cells were cultured at 37 ° C in a 5% CO 2 enriched atmosphere. When the cell density exceeded ~ 5 x 10 6 cells / ml, the cells were diluted to a density of 1 x 10 6 cells / ml. The activated B lymphocytes were fused to the human mouse heteromyeloma cell line H73C11 (hereinafter referred to as H7 cells) grown under standard conditions.
Für die Elektrofusion wurden B-Lymphozyten und H7-Zellen in CGM in einem Verhältnis von 1:1 gemischt, durch Zentrifugation bei 200 × g für 10 min pelletiert und in einer hypotonen, Zucker-ergänzten Fusionslösung (HFS) mit einer Osmolalität von 75 oder 100 mOsm (siehe Tab. 2) resuspendiert. Die Zellen wurden dann zweimal mit HFS gewaschen (erneute Zentrifugation bei 200 × g für 10 min und Resuspension). 200 μl der Zellsuspension in HFS wurden in eine helikale Kammer pipettiert, bestehend aus einem Perspex-Röhrchen, um das zwei Platindrähte in einem Abstand von 200 μm gewunden waren. Die endgültige Zelldichte betrug 3 × 105 Zellen/ml. Nach diesem Standardprotokoll wurden die Zellen einem hypotonen Stress für mindestens zwanzig Minuten während der Waschschritte ausgesetzt, bevor der erste Fusionspuls appliziert wurde. Bei den verbesserten Protokollen wurde die Dauer des hypotonen Stresses durch die Verwendung isotoner Waschlösungen (IWS-F, Tab. 2) signifikant verringert.For electrofusion, B lymphocytes and H7 cells were mixed in CGM in a 1: 1 ratio, pelleted by centrifugation at 200 x g for 10 min, and in a hypotonic, sugar-supplemented (HFS) osmolality solution of 75 or 100 mOsm (see Tab. 2) resuspended. The cells were then washed twice with HFS (recentrifugation at 200 x g for 10 min and resuspension). 200 μl of the cell suspension in HFS were pipetted into a helical chamber consisting of a Perspex tube around which two platinum wires were wound at a distance of 200 μm. The final cell density was 3 × 10 5 cells / ml. According to this standard protocol, the cells were exposed to hypotonic stress for at least twenty minutes during the washing steps before the first fusion pulse was applied. In the improved protocols, the duration of hypotensive stress was significantly reduced by using isotonic wash solutions (IWS-F, Table 2).
Zur Elektrofusion wurde der Eppendorf-Multiporator verwendet. Die Zellen wurden zunächst dielektrophoretisch durch ein alternierendes Feld von 45 VPP Amplitude und 2 MHz Frequenz für 30 s angenähert. Danach wurde das Hochfrequenzfeld abgeschaltet und die Fusion durch drei rechteckige Gleichstrom-Pulse von 30 V Amplitude und 15 μs Dauer initiiert. Dann wurde erneut ein 2-MHz-Feld von 5 VPP Amplitude appliziert, um die Zellen während des folgenden Fusionsprozesses in Position zu halten. Die helikale Kammer wurde dann ohne Störungen für 10 min bei RT gehalten. Die Kammer wurde dann mit 1 ml isotonem CGM gespült und die Zellen wurden in 4 Mulden einer 24-Muldenplatte, mit jeweils 1 ml isotonem CGM gefüllt, platziert. Nach 24 h wurde das Selektions-HAT-Medium, worin nur die Hybridomzellen proliferierten, den Mulden zugegeben. Hybridom-Kolonien wurden 1-3 Wochen nach der Elektrofusion gezählt.The Eppendorf Multiporator was used for electrofusion. The cells were first approximated dielectrophoretically by an alternating field of 45 V PP amplitude and 2 MHz frequency for 30 s. Thereafter, the RF field was turned off and fusion initiated by three rectangular DC pulses of 30 V amplitude and 15 μs duration. Then again a 2 MHz field of 5 V PP amplitude was applied to hold the cells in place during the ensuing fusion process. The helical chamber was then held at RT without disturbance for 10 min. The chamber was then rinsed with 1 ml of isotonic CGM and cells were placed in 4 wells of a 24-well plate filled with 1 ml each of isotonic CGM. After 24 hours, the selection HAT medium in which only the hybridoma cells proliferated was added to the wells. Hybridoma colonies were counted 1-3 weeks after electrofusion.
Die Gegenwart von lipophilen Anionen, z.B. WW, erhöhte die Effizienz und Reproduzierbarkeit der Elektrofusion, insbesondere bei längerer Dauer des hypotonen Stresses, deutlich. Insbesondere wurde reproduzierbar eine hohe Ausbeute an lebensfähigen Hybridzellen erhalten.The Presence of lipophilic anions, e.g. WW, increased the efficiency and reproducibility electrofusion, especially at prolonged duration of the hypotonic Stresses, clearly. In particular, a reproducible high Yield of viable Obtained hybrid cells.
BEISPIEL 3EXAMPLE 3
Bestimmung des durch lipophile Anionen induzierten Membrankapazitätsverlaufs bei Oozyten in Abhängigkeit von der Membranspannungdetermination the lipophilic anion-induced membrane capacitance course in oocytes depending on the membrane voltage
Die Messungen wurden an Xenopus laevis-Oozyten unter Verwendung der Zwei-Elektroden-Spannungs-Klemm-Technik in ND96-Lösung durchgeführt. Zur Berechnung der Membrankapazität Cm (UH) in An- und Abwesenheit der lipophilen Anionen wurden mit der Software Clampex 9.2® Spannungsrampen-Protokolle programmiert. Bei diesen wurde zuerst das Potential auf einen bestimmten Wert geklemmt und Spannungsrampen (dU/dt) bis zu definierten Spannungen gefahren. (Es wurden auch Messungen bei der natürlichen Membranspannung ohne Spannungsklemme vorgenommen).Measurements were made on Xenopus laevis oocytes using the two-electrode voltage clamp technique in ND96 solution. To calculate the membrane capacity Cm (U H ) in the presence and absence of the lipophilic anions, voltage ramp protocols were programmed with the Clampex 9.2 ® software. In these, the potential was first clamped to a certain value and voltage ramps (dU / dt) were driven to defined voltages. (Measurements were also made on the natural membrane voltage without voltage clamp).
Die ND96-Lösung enthielt 96 mM NaCl, 2 mM KCl, 1,8 mM CaCl2, 1 mM MgCl2, 5 mM Hepes und war mit NaOH auf pH 7,4 eingestellt. Bei ND96 + 2,8 mM BaCl2 waren 1,8 mM CaCl2 und 1 mM MgCl2 durch 2,8 mM BaCl2 ersetzt.The ND96 solution contained 96 mM NaCl, 2 mM KCl, 1.8 mM CaCl 2 , 1 mM MgCl 2 , 5 mM Hepes, and was adjusted to pH 7.4 with NaOH. For ND96 + 2.8 mM BaCl 2 , 1.8 mM CaCl 2 and 1 mM MgCl 2 were replaced by 2.8 mM BaCl 2 .
Für die Messungen wurden mit Collagenase behandelte Oozyten der Stadien IV-VI verwendet.For the measurements Collagenase-treated stage IV-VI oocytes were used.
Die
Ergebnisse der Messungen mit drei verschiedenen lipophilen Anionen
(Verbindungen 1 bis 3) sind in
Die Bestimmung der Spannungabhängigkeit der Kapazitätserhöhung („Glockenkurve") für die Ionen 1 bis 3 zeigt, daß DPA und WO nahezu identische Glockenkurven aufweisen. Hingegen weist WW (LTC) eine stark verschobene Glockenkurve auf, mit einem Maximum von -130 mV (in Vergleich zu -70 mV und -80 mV bei DPA bzw. WO).The Determination of the voltage dependence the capacity increase ("bell curve") for the ions 1 to 3 shows that DPA and WO have nearly identical bell curves. By contrast, points WW (LTC) a strongly shifted bell curve, with a maximum from -130 mV (compared to -70 mV and -80 mV at DPA and WO, respectively).
Es ist daher anzunehmen, dass bei normalen Zellpotentialen im Fall von WO und DPA eine Verteilung der lipophilen Ionen vorliegt (VM = -30 – -70 mV), die nahe an der Gleichverteilung liegt. Hingegen sollte LTC (WW) unter normalen Zellbedingungen ungleich auf der Seite des Zytosols akkumuliert sein.It is therefore to be assumed that at normal cell potentials in the case of WO and DPA there is a distribution of the lipophilic ions (V M = -30-70 mV), which is close to the uniform distribution. On the other hand, under normal cell conditions, LTC (WW) should be unevenly accumulated on the side of the cytosol.
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