JPH01141584A - 遺伝子導入装置 - Google Patents
遺伝子導入装置Info
- Publication number
- JPH01141584A JPH01141584A JP62300478A JP30047887A JPH01141584A JP H01141584 A JPH01141584 A JP H01141584A JP 62300478 A JP62300478 A JP 62300478A JP 30047887 A JP30047887 A JP 30047887A JP H01141584 A JPH01141584 A JP H01141584A
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- Japan
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- voltage pulse
- electrodes
- high voltage
- cell
- voltage
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- Pending
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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
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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ＤＮＡを細胞内に取り込ませる装置
に関するものである。
胞外に浮遊しているＤＮＡを細胞内に取り込ませる装置
に関するものである。
（従来の技術）
対向電極間に細胞を置き、その電極間に電界強度Ｅの電
界を印加したとする。細胞中心と細胞表面上の任意の点
とを結ぶ方向と電界の方向とがなす角をθとすると、細
胞膜当り近似的にＶ＝ （３／２）ｒＥｃｏｓθ ・・
・・・・（１）なる電位差Ｖが生じることが知られてい
る。「は細胞の半径である。
界を印加したとする。細胞中心と細胞表面上の任意の点
とを結ぶ方向と電界の方向とがなす角をθとすると、細
胞膜当り近似的にＶ＝ （３／２）ｒＥｃｏｓθ ・・
・・・・（１）なる電位差Ｖが生じることが知られてい
る。「は細胞の半径である。
この電位差Ｖが０．５〜３ボルトになると、細胞に一過
的膜破壊が生じて細胞膜の透過性が増加し、細胞外に浮
遊しているＤＮＡが細胞内に取り込まれる。
的膜破壊が生じて細胞膜の透過性が増加し、細胞外に浮
遊しているＤＮＡが細胞内に取り込まれる。
（発明が解決しようとする問題点）
ＤＮＡの導入確率は、（１）式からも分かるように、Ｄ
ＮＡの大きさによって著しく異なる。
ＮＡの大きさによって著しく異なる。
また、ＤＮＡの導入確率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、一過的膜破壊が生じ
る領域が大きくなり、細胞の生存率が低下する。
を大きくすればよいが、その場合、一過的膜破壊が生じ
る領域が大きくなり、細胞の生存率が低下する。
本発明はＤＮＡの導入効率を上げるとともに、細胞の生
存率も上げることのできるＤＮＡ導入装置を提供するこ
とを目的とするものである。
存率も上げることのできるＤＮＡ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）
本発明の遺伝子導入装置は、対向電極間に細胞とＤＮＡ
を懸濁させた細胞懸濁液を収容するチャンバと、電極間
に電圧を印加する電源装置を備えたものであって、その
電源装置は、極めて短時間の高電圧パルスを発生する高
電圧パルス発生回路と、前記高電圧パルスより低電圧で
時間の長い低電圧パルスを発生する幅広パルス発生回路
と、前記低電圧パルスを印加中に前記高電圧パルスを重
畳して印加するようにタイミングを制御するタイミング
制御回路と、前記両電圧パルスをともに前記電極間に印
加することのできる出力回路を備えている。
を懸濁させた細胞懸濁液を収容するチャンバと、電極間
に電圧を印加する電源装置を備えたものであって、その
電源装置は、極めて短時間の高電圧パルスを発生する高
電圧パルス発生回路と、前記高電圧パルスより低電圧で
時間の長い低電圧パルスを発生する幅広パルス発生回路
と、前記低電圧パルスを印加中に前記高電圧パルスを重
畳して印加するようにタイミングを制御するタイミング
制御回路と、前記両電圧パルスをともに前記電極間に印
加することのできる出力回路を備えている。
（実施例）
第１同一実施例を概略的に表わす。
２はチャンバであり、一対の電極４，６がガラス板８上
に接着され、電極４，６が互いに平行になるように設け
られている。ｆｆ、極４，６と図に表われていない絶縁
部材によって電極４，６間に細胞懸濁液ｌＯを収容する
ことができるようになっている。細胞）＠濁液１０には
細胞とＤＮＡが懸濁している。
に接着され、電極４，６が互いに平行になるように設け
られている。ｆｆ、極４，６と図に表われていない絶縁
部材によって電極４，６間に細胞懸濁液ｌＯを収容する
ことができるようになっている。細胞）＠濁液１０には
細胞とＤＮＡが懸濁している。
電極４．６１’！ｊ５には電源装置１２によって遺伝子
を細胞に導入させるための電界が印加される。電源装置
１２から発生する電圧は、極めて短時間（例えば５０マ
イクロ秒以Ｔ：）で高電圧（例えばＩＫＶ以上）の高電
圧パルスと、それよりは低電圧（例えば３００ｖ以下）
で時間の長い（例えばｌＯミリ秒以上）の幅をもつ低電
圧パルスを重畳して印加することができる。
を細胞に導入させるための電界が印加される。電源装置
１２から発生する電圧は、極めて短時間（例えば５０マ
イクロ秒以Ｔ：）で高電圧（例えばＩＫＶ以上）の高電
圧パルスと、それよりは低電圧（例えば３００ｖ以下）
で時間の長い（例えばｌＯミリ秒以上）の幅をもつ低電
圧パルスを重畳して印加することができる。
電源装置１２の詳細を第２図に示す。
１４は極めて短時間の高電圧パルスを発生する高電圧パ
ルス発生回路であり、高電圧パルス発生回路１４が発生
する高電圧パルスの電圧と幅は高電圧パルス電圧・幅設
定器１６により設定さ九る６その高電圧パルスは、電圧
が例えばＩＫＶ以上に、幅が５０マイクロ秒以下に設定
される。１８は高電圧パルスより低電圧で時間の長い低
電圧パルスを発生する幅広パルス発生回路であり１幅広
パルス発生回路１８が発生する低電圧パルスの電圧と幅
は幅広パルス電圧・幅設定器２０により設定される。そ
の低電圧パルスは、電圧が例えば３００Ｖ以下に９幅が
１０ミリ秒以上に設定される。
ルス発生回路であり、高電圧パルス発生回路１４が発生
する高電圧パルスの電圧と幅は高電圧パルス電圧・幅設
定器１６により設定さ九る６その高電圧パルスは、電圧
が例えばＩＫＶ以上に、幅が５０マイクロ秒以下に設定
される。１８は高電圧パルスより低電圧で時間の長い低
電圧パルスを発生する幅広パルス発生回路であり１幅広
パルス発生回路１８が発生する低電圧パルスの電圧と幅
は幅広パルス電圧・幅設定器２０により設定される。そ
の低電圧パルスは、電圧が例えば３００Ｖ以下に９幅が
１０ミリ秒以上に設定される。
２４は、高電圧パルス発生回路１４から発生する高電圧
パルスと、幅広パルス発生回路１８から発生する低電圧
パルスの発生のタイミングを設定するタイミング設定器
である。その発生タイミングは、タイミング制御回路２
２を経て制御され。
パルスと、幅広パルス発生回路１８から発生する低電圧
パルスの発生のタイミングを設定するタイミング設定器
である。その発生タイミングは、タイミング制御回路２
２を経て制御され。
低電圧パルスが発生している時間内に高電圧パルスが発
生するように設定される。
生するように設定される。
３０は出力回路であり、高電圧パルス発生回路１４の出
力パルスと幅広パルス発生回路１８の出力パルスがそ九
ぞれダイオード２６．２８を経て入力される。出力回路
３０によって両パルスが重畳されてチャンバ２の電極４
，６間に印加される。
力パルスと幅広パルス発生回路１８の出力パルスがそ九
ぞれダイオード２６．２８を経て入力される。出力回路
３０によって両パルスが重畳されてチャンバ２の電極４
，６間に印加される。
第３図には高電圧パルスａ（Ａ）と低電圧パルスｂ （
Ｂ）とが同時に印加されるようにタイミングの制御が行
なわれる例を表わしている。
Ｂ）とが同時に印加されるようにタイミングの制御が行
なわれる例を表わしている。
電極４，６の間には第３図（Ｃ）で示される重畳された
電圧ｃｔが印加される。Ｃ１の電圧印加によって細胞懸
濁液１０の細胞には高電圧パルス８部分で一過的膜破壊
が生じる。高電圧パルスａの印加停止後も低電圧パルス
ｂが引続き印加されており、細胞膜の活性化が促され、
ＤＮＡの細胞への取り込みが促される。
電圧ｃｔが印加される。Ｃ１の電圧印加によって細胞懸
濁液１０の細胞には高電圧パルス８部分で一過的膜破壊
が生じる。高電圧パルスａの印加停止後も低電圧パルス
ｂが引続き印加されており、細胞膜の活性化が促され、
ＤＮＡの細胞への取り込みが促される。
第４図は低電圧パルスｂ （ｎ）の印加から遅れて高電
圧パルスａ（Ａ）が印加されるようにタイミングの制御
が行なわれる例を表わしている。
圧パルスａ（Ａ）が印加されるようにタイミングの制御
が行なわれる例を表わしている。
電極４，６の間には第４図（Ｃ）で示される重畳された
電圧ｃ−２が印加される。この例では高電圧パルスａが
印加される前に低電圧パルス１）によって細胞表面が活
性化されており、高電圧パルスａを印加したときの一過
的膜破壊が促進される。高電圧パルスａの印加停止後も
幅広パルスｂが引続き印加されているので、第３図の場
合と同様に細胞が活性化されてＤＮＡの取り込み効率を
向上させる。
電圧ｃ−２が印加される。この例では高電圧パルスａが
印加される前に低電圧パルス１）によって細胞表面が活
性化されており、高電圧パルスａを印加したときの一過
的膜破壊が促進される。高電圧パルスａの印加停止後も
幅広パルスｂが引続き印加されているので、第３図の場
合と同様に細胞が活性化されてＤＮＡの取り込み効率を
向上させる。
（作用）
低電圧パルスは細胞表面を活性化する。高電圧パルスは
一過的膜破壊を生じさせ、ＤＮＡを細胞内に取り込ませ
る。低電圧パルスによって細胞表面が活性化されている
ので、低電圧パルスを印加しない場合に比べて高電圧パ
ルスの電圧を低くすることができ、パルス幅を狭くする
ことができる。
一過的膜破壊を生じさせ、ＤＮＡを細胞内に取り込ませ
る。低電圧パルスによって細胞表面が活性化されている
ので、低電圧パルスを印加しない場合に比べて高電圧パ
ルスの電圧を低くすることができ、パルス幅を狭くする
ことができる。
（効果）
本発明では、細胞とＤＮＡを懸濁させた細胞懸濁液に一
過的膜破壊を起こさせる高電圧パルスと、細胞表面を活
性化する低電圧パルスを重畳して印加するようにしたの
で、細胞へのＤＮＡの取り込み効率を向上させるととも
に、高電圧パルスの幅を短かくして細胞に与える電気シ
ョックを柔らげて細胞の生存性を上げることができる。
過的膜破壊を起こさせる高電圧パルスと、細胞表面を活
性化する低電圧パルスを重畳して印加するようにしたの
で、細胞へのＤＮＡの取り込み効率を向上させるととも
に、高電圧パルスの幅を短かくして細胞に与える電気シ
ョックを柔らげて細胞の生存性を上げることができる。
第１図は一実施例を示す構成図、第２図は同実施例にお
ける電源装置を示すブロック図、第３図（Ａ）、（Ｂ）
、（Ｃ）及び第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は一実施例
の動作を示す波形図である。 ２・・・・・・チャンバ。 ４、６・・・・・・電極、 １０・・・・・・細胞懸濁液、 １２・・・・・・電源装置、 １４・・・・・・高電圧パルス発生回路、１８・・・・
・・幅広パルス発生回路、２２・・・・・・タイミグ制
御回路、 ３０・・・・・・出力回路。 特許出願人 株式会社島津製作所
ける電源装置を示すブロック図、第３図（Ａ）、（Ｂ）
、（Ｃ）及び第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は一実施例
の動作を示す波形図である。 ２・・・・・・チャンバ。 ４、６・・・・・・電極、 １０・・・・・・細胞懸濁液、 １２・・・・・・電源装置、 １４・・・・・・高電圧パルス発生回路、１８・・・・
・・幅広パルス発生回路、２２・・・・・・タイミグ制
御回路、 ３０・・・・・・出力回路。 特許出願人 株式会社島津製作所
Claims (1)
- 対向電極間に細胞とＤＮＡを懸濁させた細胞懸濁液を収
容するチャンバと、前記電極間に電圧を印加する電源装
置を備えた遺伝子導入装置において、前記電源装置は、
極めて短時間の高電圧パルスを発生する高電圧パルス発
生回路と、前記高電圧パルスより低電圧で時間の長い低
電圧パルスを発生する幅広パルス発生回路と、前記低電
圧パルスを印加中に前記高電圧パルスを重畳して印加す
るようにタイミングを制御するタイミング制御回路と、
前記両電圧パルスをともに前記電極間に印加することの
できる出力回路を備えていることを特徴とする遺伝子導
入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62300478A JPH01141584A (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 遺伝子導入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62300478A JPH01141584A (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 遺伝子導入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01141584A true JPH01141584A (ja) | 1989-06-02 |
Family
ID=17885282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62300478A Pending JPH01141584A (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 遺伝子導入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01141584A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013198637A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toshiyuki Moriizumi | エレクロトポレーター用電源 |
| JP2014236679A (ja) * | 2013-06-06 | 2014-12-18 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 物質導入方法およびその装置 |
| JP2017131772A (ja) * | 2017-05-12 | 2017-08-03 | 俊幸 森泉 | エレクトロポレーター用電源 |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP62300478A patent/JPH01141584A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013198637A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toshiyuki Moriizumi | エレクロトポレーター用電源 |
| JP2014236679A (ja) * | 2013-06-06 | 2014-12-18 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 物質導入方法およびその装置 |
| JP2017131772A (ja) * | 2017-05-12 | 2017-08-03 | 俊幸 森泉 | エレクトロポレーター用電源 |
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