ITTO20110411A1

ITTO20110411A1 - Dispositivo per elettroporazione

Info

Publication number: ITTO20110411A1
Application number: IT000411A
Authority: IT
Inventors: Laura Cancedda; Gian Michele Ratto
Original assignee: Consiglio Nazionale Ricerche; Fond Istituto Italiano Di Tecnologia
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-11-12
Also published as: US20140066836A1; EP2707088B1; WO2012153291A1; EP2707088A1; JP2014519373A

Description

DESCRIZIONE

"Dispositivo per elettroporazione"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a un dispositivo per elettroporazione avente le caratteristiche specificate nel preambolo della rivendicazione indipendente 1.

L'elettroporazione Ã ̈ una tecnica utilizzata nel campo della biologia molecolare per consentire l'introduzione nelle cellule, attraverso l'applicazione dall'esterno di un campo elettrico, di molecole quali molecole di DNA o farmaci chemioterapici, che non sarebbero altrimenti in grado di passare attraverso la membrana cellulare. L'applicazione di un campo elettrico sulla cellula mediante invio di impulsi elettrici consente di creare pori nella membrana cellulare attraverso cui puÃ² passare il materiale da introdurre nella cellula. L'elettroporazione Ã ̈ utilizzata ad esempio nei cosiddetti processi di trasfezione, cioÃ ̈ nei processi di introduzione di materiale biologico esogeno (in particolare materiale genetico, tra cui solitamente DNA) in cellule eucariotiche. L'elettroporazione Ã ̈ stata recentemente utilizzata con successo per studiare in vivo la funzione dei geni e l'attivitÃ neurale nel cervello. In particolare, l'elettroporazione in utero, in cui una serie di impulsi in tensione sono utilizzati per trasfettare il DNA in cellule precursori neuronali, ha consentito di indagare lo sviluppo prenatale della corteccia cerebrale, del corpus striatum e dell'ippocampo. Ad oggi, diversi geni sono stati trasfettati con successo in cellule di varie zone del cervello, quali il telencefalo, il diencefalo, il mesencefalo, il rombencefalo e il midollo spinale.

Per l'applicazione del campo elettrico necessario per eseguire l'elettroporazione Ã ̈ noto l'impiego di dispositivi comprendenti una pinza o forcipe le cui due ganasce portano ciascuna un rispettivo elettrodo collegato a una rispettiva polaritÃ . Una tale configurazione a due elettrodi dei dispositivi per elettroporazione noti ha lo svantaggio di non consentire di ottenere un'elevata percentuale di successo dell'elettroporazione in tutti quei punti della corteccia cerebrale che possono essere facilmente sottoposti ad analisi per immagini e in altre aree del cervello quali l'ippocampo.

Da US5810762 Ã ̈ noto un dispositivo per elettroporazione comprendente un organo di supporto, una coppia di elettrodi montati sull'organo di supporto in modo da potere essere avvicinati o allontanati l'uno rispetto all'altro per essere posizionati da parti opposte di una porzione di corpo da sottoporre a elettroporazione, un sensore atto a rilevare la distanza fra gli elettrodi e a fornire un corrispondente segnale, e mezzi di controllo atti a generare impulsi elettrici sui due elettrodi di intensitÃ proporzionale alla distanza fra gli elettrodi. Tale dispositivo noto offre quindi il vantaggio aumentare il campo di azione grazie alla possibilitÃ di regolare la distanza fra gli elettrodi e di permettere di migliorare l'efficacia dell'elettroporazione grazie alla possibilitÃ di controllare gli impulsi elettrici applicati agli elettrodi in funzione della distanza fra gli elettrodi stessi.

Scopo della presente invenzione Ã ̈ fornire un dispositivo per elettroporazione che permetta di migliorare ulteriormente il campo di azione e l'efficacia dell'elettroporazione, che sia poco costoso e che sia maneggevole e facile da utilizzare.

Questo e altri scopi sono pienamente raggiunti secondo la presente invenzione grazie a un dispositivo per elettroporazione avente le caratteristiche definite nella parte caratterizzante nell'annessa rivendicazione indipendente 1.

Forme di realizzazione preferite della presente invenzione formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto Ã ̈ da ritenersi come parte integrale e integrante della descrizione che segue.

In sintesi, l'invenzione si fonda sull'idea di realizzare un dispositivo per elettroporazione comprendente tre elettrodi, di cui due elettrodi sono portati da un organo a pinza in modo da potere essere avvicinati o allontanati l'uno rispetto all'altro, mentre il terzo elettrodo Ã ̈ spostabile in modo indipendente rispetto ai primi due.

Il terzo elettrodo Ã ̈ preferibilmente portato da un organo di presa distinto dall'organo a pinza recante i primi due elettrodi.

Secondo una forma di realizzazione, i due elettrodi portati dalla pinza sono collegati a una medesima polaritÃ , mentre il terzo elettrodo Ã ̈ collegato all'altra polaritÃ . In alternativa, i due elettrodi portati dalla pinza possono essere collegati a polaritÃ diverse, nel qual caso il terzo elettrodo sarÃ collegato alla medesima polaritÃ di uno dei due elettrodi portati dalla pinza.

Grazie alla presenza di tre elettrodi, il dispositivo di elettroporazione secondo l'invenzione permette evidentemente di ampliare il campo di azione del dispositivo dal momento che Ã ̈ possibile sottoporre a elettroporazione cellule poste in punti diversi del cervello semplicemente variando la posizione relativa del terzo elettrodo rispetto ai primi due elettrodi e/o variando le polaritÃ dei tre elettrodi. Il dispositivo per elettroporazione secondo l'invenzione consente quindi di eseguire in modo piÃ¹ efficace e con una migliore affidabilitÃ l'elettroporazione in punti diversi del cervello, quali la corteccia cerebrale, l'ippocampo e il cervelletto. In particolare, nel caso della corteccia cerebrale il dispositivo di elettroporazione secondo l'invenzione permette di trasfettare cellule poste in punti che possono essere facilmente analizzati in vivo mediante tecniche di imaging.

Il dispositivo per elettroporazione secondo l'invenzione risulta inoltre economico da realizzare ed Ã ̈ vantaggiosamente ottenibile utilizzando un dispositivo per elettroporazione a pinza giÃ esistente in commercio e aggiungendo un terzo elettrodo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica di un dispositivo per elettroporazione secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, ottenuto utilizzando un dispositivo per elettroporazione a due elettrodi disponibile in commercio; la figura 2 Ã ̈ una vista prospettica che mostra in scala ingrandita i principali componenti del dispositivo della figura 1; e

le figure 3A, 3B e 3C sono rappresentazioni schematiche di tre diverse possibili disposizioni degli elettrodi del dispositivo per elettroporazione secondo l'invenzione, rispettivamente per l'elettroporazione di cellule della corteccia cerebrale, dell'ippocampo e del cervelletto di un embrio ne, ciascuna disposizione degli elettrodi essendo mostrata sia nel piano sagittale sia nel piano coronale.

Con riferimento inizialmente alle figure 1 e 2, con 10 Ã ̈ complessivamente indicato un dispositivo per elettroporazione secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. Il dispositivo per elettroporazione 10 (di qui in avanti semplicemente indicato come "dispositivo 10") comprende un primo elettrodo 12, un secondo elettrodo 14 e un terzo elettrodo 16. I primi due elettrodi 12 e 14 sono ad esempio montati alle estremitÃ delle ganasce 18 di una pinza 20 di tipo per sÃ© noto per essere avvicinati o allontanati l'uno rispetto all'altro. Il primo e il secondo elettrodo 12 e 14 possono essere collegati a polaritÃ diverse o entrambi alla medesima polaritÃ . Nell'esempio di realizzazione illustrato, come pinza 20 Ã ̈ utilizzata una pinza giÃ esistente in commercio, in cui gli elettrodi 12 e 14 sono collegabili l'uno a una polaritÃ e l'altro all'altra polaritÃ mediante rispettivi connettori 22 e 24. Pertanto, nel caso in cui si vogliano avere i due elettrodi 12 e 14 collegati entrambi alla medesima polaritÃ (come nell'esempio mostrato nelle figure 1 e 2), il dispositivo 10 comprenderÃ inoltre un adattatore 26 avente una coppia di connettori d'ingresso 28 e 30 destinati ad essere collegati ai connettori 22 e 24 della pinza 20 e un singolo connettore di uscita 32 destinato a essere collegato a una delle due polaritÃ . Secondo la forma di realizzazione illustrata, il terzo elettrodo 16 Ã ̈ montato all'estremitÃ di un organo di presa 34, avente ad esempio una forma di bacchetta e realizzato ad esempio in materiale plastico, ed Ã ̈ collegabile alla rispettiva polaritÃ mediante un connettore 36. L'organo di presa 34 Ã ̈ un organo distinto dalla pinza 20, o comunque un organo spostabile rispetto alla pinza 20, in modo da consentire di variare la posizione del terzo elettrodo 16 rispetto ai primi due elettrodi 12 e 14. La configurazione a tre elettrodi del dispositivo 10 permette quindi di variare sia la posizione relativa del terzo elettrodo 16 rispetto ai primi due elettrodi 12 e 14, sia le polaritÃ degli elettrodi 12, 14 e 16. Il dispositivo 10 comprende inoltre mezzi di generazione di impulsi elettrici atti a generare impulsi elettrici di opportuna durata e intensitÃ da trasmettere agli elettrodi 12, 14 e 16 tramite i connettori 32 e 36. Tali mezzi di generazione di impulsi elettrici non sono mostrati nelle figure e non verranno qui descritti in dettaglio in quanto di tipo per sÃ© noto e in quanto non formanti oggetto della presente invenzione.

Le figure 3A, 3B e 3C mostrano infine alcune possibili disposizioni dei tre elettrodi 12, 14 e 16 (rappresentati solo schematicamente in tali figure) ottenibili con il dispositivo 10, nella configurazione in cui il primo e il secondo elettrodo 12 e 14 sono collegati entrambi alla medesima polaritÃ , per l'elettroporazione di cellule cerebrali di un embrione. Ciascuna disposizione Ã ̈ mostrata sia nel piano sagittale sia nel piano coronale. La figura 3A mostra in particolare una disposizione degli elettrodi utilizzabile per l'elettroporazione di cellule della corteccia cerebrale dell'embrione, in cui i primi due elettrodi 12 e 14 sono collegati alla polaritÃ negativa, mentre il terzo elettrodo 16 Ã ̈ collegato alla polaritÃ positiva. La figura 3B mostra in particolare una disposizione degli elettrodi utilizzabile per l'elettroporazione di cellule dell'ippocampo dell'embrione, in cui i primi due elettrodi 12 e 14 sono collegati alla polaritÃ positiva, mentre il terzo elettrodo 16 Ã ̈ collegato alla polaritÃ negativa. La figura 3C mostra in particolare una disposizione degli elettrodi utilizzabile per l'elettroporazione di cellule del cervelletto dell'embrione, in cui i primi due elettrodi 12 e 14 sono collegati alla polaritÃ positiva, mentre il terzo elettrodo 16 Ã ̈ collegato alla polaritÃ negativa.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto Ã ̈ stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza con ciÃ² fuoriuscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per elettroporazione (10) comprendente un organo a pinza (20) e un primo e un secondo elettrodo (12, 14) portati dall'organo a pinza (20) in modo da potere essere avvicinati o allontanati l'uno rispetto all'altro, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un terzo elettrodo (16) spostabile in modo indipendente rispetto al primo e al secondo elettrodo (12, 14).
2. Dispositivo per elettroporazione secondo la rivendicazione 1, in cui il primo e il secondo elettrodo (12, 14) sono predisposti per essere collegati entrambi a una medesima polaritÃ , mentre il terzo elettrodo (16) Ã ̈ predisposto per essere collegato all'altra polaritÃ .
3. Dispositivo per elettroporazione secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui il primo e il secondo elettrodo (12, 14) sono predisposti per essere collegati a polaritÃ diverse.
4. Dispositivo per elettroporazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un organo di presa (34) distinto dall'organo a pinza (20) e recante il terzo elettrodo (16).