Ląstelių elektroporacija

Ištrauka

Ląstelių elektroporacija

Turinys
Įvadas...............................................................................................................................................3
Ląstelių elektroporacijos mechanizmas...........................................................................................4
Porų susidarymo greitis, vieta, dydis, kiekis ir išnykimas...............................................................7
Elektroporuotų ląstelių dalies nustatymas.....................................................................................11
Elektrinis laukas ir parametrai.......................................................................................................12
Fizikiniai veiksniai.....................................................................................................................12
Elektrinio lauko stipris...........................................................................................................12
Elektrinių impulsų trukmė ir skaičius....................................................................................13
Elektrinių impulsų forma........................................................................................................13
Cheminiai veiksniai....................................................................................................................13
pH...........................................................................................................................................14
Jonų koncentracija..................................................................................................................14
Topografija.............................................................................................................................15
Biologiniai veiksniai...............................................................................................................15
Elektroporacijos slenkstis..............................................................................................................16
Ląstelių elektroporacijos praktiniai taikymai medicinoje ir pramonėje........................................17

Įvadas
Ląstelė – tai atvira sistema, nuolat besikeičianti medžiagomis su aplinka. Ląstelės turinį nuo
išorės skiria plazminė membrana, kuri yra sudaryta iš fosfolipidų dvisluoksnio. Ji yra labai
plonas (7 – 10nm) darinys, atliekantis daugybę fiziologinių funkcijų. Viena iš jų yra barjerinė.
Suformuotas barjeras trukdo molekulėms ir jonams laisvai judėti į ląstelę ir iš jos. Plazminė
ląstelės membrana reguliuoja medžiagų mainus, palaikydama reakalingas medžiagų
koncentracijas citoplazmoje.
Ląstelės laidumą galima padidinti, ją paveikus elektrinio lauko impulsu. Ląstelei esant
išoriniame elektriniame lauke, sukuriamas membranos potencialas. Veikiant šiaim potencialui,
padidėja ląstelės plazminės ar organelių membranų laidumas kalio, natrio, kalcio ir kitiems
jonams bei įvairioms molekulėms, tokioms kaip sacharidai, dažai, vaistai, baltymai, fermentai,
antikūnai, restrikcijos endonukleazės, peptidai, nukleotidai, DNR. Tokį membranos laidumą
įvairaus dydžio junginiams lemia membranos lipidiniame dvisluoknyje susiformavusios poros.
Šis fizikinis metodas vadinamas elektroporacija.
Norint į ląsteles įterpti tam tikrus junginius, būtina žinoti, kiek ir kokio dydžio porų susiformavo
ląstelės membranoje, kokiu greičiu norimas įterpti junginys patenka į ląsteles, kaip greitai poros
sumažėja ir kiek ilgai jos gyvuoja.

Ląstelių elektroporacijos mechanizmas
Procesai molekuliniame lygmenyje, apsrendžiantys porų susidarymą įvykus elektroporacijai, kol
kas nėra pilnai žinomi. Manoma, jog biologinės membranos elektroporuojamos kai jų paviršiuje
dėl potencialų skirtumo susiformuoja lokalūs struktūriniai defektai, kurie apibūdinami kaip
laidžios sritys, kanalai ar poros. Dėl lateralinių šiluminių lipidų molekulių judesių membranoje
atsiranda hidrofobinės poros. Kai jų spindulys pasiekia kritinį dydį, įvyksta polinių lipidų galvučių persiorientavimas ir porų transformacija į hidrofilines (1pav.).