國產(chǎn)自主第三代電轉(zhuǎn)技術(shù)Celetrix——挑戰(zhàn)Amaxa技術(shù)

某些真核動物細胞，比如原代的T細胞，神經(jīng)細胞，和干細胞等，其特性決定了被廣泛使用的脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染等化學(xué)試劑法必定不可能獲得可接受的轉(zhuǎn)染效果。而病毒轉(zhuǎn)染的繁瑣程序和潛在危害性又使得大規(guī)模應(yīng)用病毒來解決這些細胞的轉(zhuǎn)染實驗成為實驗者不愿意選擇的路徑。

15年前Amaxa技術(shù)出現(xiàn)，改進了古老的電轉(zhuǎn)技術(shù)，針對真核細胞做了電擊波形和能量優(yōu)化，又特別提出了保護細胞在電擊瞬間的保護液（轉(zhuǎn)染液）配方，從而大幅提高了這些原代真核細胞電轉(zhuǎn)的效率和存活率，由于電轉(zhuǎn)導(dǎo)致的DNA進入細胞特別快，從而蛋白表達也可在幾個小時內(nèi)觀察到，由此amaxa公司特別“制造”了一個詞“核轉(zhuǎn)染”來說明這種技術(shù)的優(yōu)越之處。由此，Amaxa定義了第二代電轉(zhuǎn)技術(shù)。（Amaxa公司后來被Lonza公司收購，進來逐漸被稱為Lonza核轉(zhuǎn)染儀）

15年前，Amaxa技術(shù)是革命性改進，但是隨著人們越來越多的使用amaxa電轉(zhuǎn)設(shè)備，還是逐漸暴露出其一些固有缺陷。

1）amaxa技術(shù)支持常說的一句話：“這是你細胞的問題。”

amaxa技術(shù)基于美國ATCC所謂“標準”細胞而設(shè)定，但實際上實驗室內(nèi)使用的細胞都是本實驗室或者友好實驗室擴增傳代一代一代傳下來的，其和ATCC標準細胞早已千差萬別。對于電轉(zhuǎn)這種在刀尖上跳舞：“增加一分則細胞電死，減少一分則細胞電不進去”的原理，這種細胞性狀的細微差別就導(dǎo)致了電轉(zhuǎn)效果的巨大差別，這就是為什么大多數(shù)人反饋，達不到amaxa標準實驗Protocol上的電轉(zhuǎn)效果：別人明明是60%轉(zhuǎn)染效率，為什么我死活做出來就只有30%？

由于Amaxa設(shè)備是按照細胞類型編碼轉(zhuǎn)染程序，而為了防止技術(shù)泄密，其采用了過度保護的措施，每個程序編碼代號完全是亂碼字母數(shù)字，導(dǎo)致用戶完全無法針對本實驗室細胞對amaxa程序進行優(yōu)化調(diào)整。也就是說，一旦轉(zhuǎn)染效果不理想，排除其它因素以外，如果確認細胞不標準，Amaxa/Lonza的技術(shù)人員就只能建議你去買ATCC的標準細胞來滿足達到amaxa技術(shù)的效果。這是典型的“削足適履”，全球?qū)嶒炚邔Υ艘庖姸挤浅５拇蟆?/p>

2）細胞死亡可觀

Amaxa技術(shù)考慮到了電擊和化學(xué)保護試劑的問題，但是在最基本的電擊杯設(shè)計上依然保守了，采用了最古老的狹縫U型電擊杯（第一代BioRad電擊技術(shù)采用的普通電擊杯）。這種電擊杯設(shè)計從電學(xué)物理原理上就必然會出現(xiàn)液面和貼壁區(qū)域大量細胞電死的問題。由于電擊杯的電學(xué)物理特性是整個儀器電學(xué)設(shè)計的核心基礎(chǔ)，改進電擊杯設(shè)計將導(dǎo)致整個機器系統(tǒng)都要重新設(shè)計，Amaxa設(shè)備已經(jīng)無法改變。更重要的是，其它電擊杯設(shè)計已經(jīng)被其它公司專利保護了，這包括我們下面提到的國產(chǎn)新第三代電轉(zhuǎn)設(shè)備的核心設(shè)計，amaxa技術(shù)已經(jīng)被阻擊，進一步改進升級的空間被堵死了。

3）轉(zhuǎn)染細胞量太小

Amaxa技術(shù)只有100ul和更小的20ul體系。100ul體系一次電轉(zhuǎn)也就是最多10^6級，這和脂質(zhì)體/病毒轉(zhuǎn)染可適應(yīng)10^6-10^9不可同日而語。這也是很多人為什么不選擇電轉(zhuǎn)路徑的重要原因之一。由于Amaxa已經(jīng)選擇了狹縫U型電擊杯的路線，這導(dǎo)致其無法加大細胞轉(zhuǎn)染量這一難題。近兩年Amaxa/Lonza公司推出了可一次做10^7-10^8轉(zhuǎn)染的新機器，但是基本原理依然基于100ul電轉(zhuǎn)反應(yīng)體系，無非是采用了復(fù)雜的流體系統(tǒng)，通過多次自動連續(xù)進樣，從而把一個本來一次可以完成的1ml或者10ml轉(zhuǎn)染分成了連續(xù)的10次或者100次轉(zhuǎn)染而已�？梢钥吹竭@種錯誤技術(shù)路線導(dǎo)致這種解決方案的機器構(gòu)造復(fù)雜而價格昂貴，而耗材成本更是天價：一兩萬人民幣耗材做一個10^8細胞的轉(zhuǎn)染，你能接受嗎？

現(xiàn)在，在電轉(zhuǎn)這一細分的細胞生物學(xué)高科技領(lǐng)域，中國人的科研力量已經(jīng)出現(xiàn)！已經(jīng)落地實現(xiàn)商業(yè)化。已經(jīng)加入激烈的市場競爭，正面挑戰(zhàn)amaxa技術(shù)！已經(jīng)在美國和中國多個重要科研院所（都是具有多臺amaxa設(shè)備，多年amaxa使用經(jīng)驗的實驗室）得到驗證，成功改寫了用戶的看法，實現(xiàn)了商業(yè)市場競爭的勝利。

陳劍博士，CEO，Celetrix電轉(zhuǎn)技術(shù)發(fā)明人。 清華大學(xué)生物學(xué)本科畢業(yè)；2004年在康奈爾大學(xué)/斯隆-凱特琳癌癥中心藥理系 獲得博士學(xué)位；后于加州大學(xué)圣地亞哥分校從事血液與免疫類疾病新藥篩選模型的研究，西奈山醫(yī)學(xué)院從事免疫細胞基因重組的研究。 獲得NIH資助研發(fā)新型電轉(zhuǎn)技術(shù)并獲得突破性成功

Celetrix電轉(zhuǎn)儀，有幾大核心技術(shù)突破。

第一，最重要的核心創(chuàng)新：加壓電擊管替代傳統(tǒng)U型電擊杯的設(shè)計。

加壓電擊管看起來和生物學(xué)實驗中使用很多的凍存管樣子類似，可是把它變成電擊管，卻從來沒有人想到。這種借鑒了毛細管電場和封閉電化學(xué)效應(yīng)兩種技術(shù)的獨特創(chuàng)新使得真核細胞受電擊的瞬態(tài)極為穩(wěn)定可靠，是基本原理的革新。從而奠定了它具有更高電轉(zhuǎn)效率和更高細胞存活率的基礎(chǔ)原理的優(yōu)越性。從實踐看來，加壓電擊管在瞬間大電壓產(chǎn)生電轉(zhuǎn)效應(yīng)后，極少觀測到細胞死亡的“白沫”，充分說明了其核心理論的正確性，為進一步改進和發(fā)展這一新時代的電轉(zhuǎn)技術(shù)提供了基本物理基礎(chǔ)。目前這一電擊管設(shè)計已經(jīng)申請了美國和中國專利，從而堵死了amaxa技術(shù)進一步改進的空間。

第二，可以通過簡單擴大加壓電擊管的容積來實現(xiàn)大容量細胞電轉(zhuǎn)。

這種電擊管的新一代設(shè)計提供了一種可能，只要獲得大能量電流的控制能力，理論上就可以通過簡單增大電擊管的容積來實現(xiàn)一次性的大容量細胞電轉(zhuǎn)。目前Celetrix已經(jīng)可以提供一次性電擊1ml （約10^8細胞）的設(shè)備，無論從結(jié)果的可靠性（一次電轉(zhuǎn)，而不是10次100ul電轉(zhuǎn)相加），簡單易用，耗材成本大幅度降低等角度，這都是未來大容量細胞電轉(zhuǎn)的必然發(fā)展趨勢。而且只要在電路上繼續(xù)改進，就可以獲得更大規(guī)模的細胞數(shù)量的一次性電轉(zhuǎn)，讓我們對Celetrix新設(shè)備的推出充滿期待。

第三，針對Amaxa技術(shù)的缺陷，使得用戶自調(diào)節(jié)電轉(zhuǎn)參數(shù)稱為簡單易用的事情。

用戶簡單調(diào)節(jié)一兩個數(shù)值，就可以微調(diào)細胞電轉(zhuǎn)條件，從而獲得真正的“自己實驗室的細胞”的最佳電轉(zhuǎn)條件，而不是這一類（比如：Amaxa設(shè)備上 人T細胞類 的固定程序，固定電轉(zhuǎn)參數(shù)）的參數(shù)，從而能得到符合當(dāng)前實驗室細胞情況的最佳結(jié)果。

第四，針對Amaxa技術(shù)非常高昂的試劑耗材價格，Celetrix大幅降低了日常使用成本，只有Amaxa同等條件（100ul體系）的約50-60%價格。如果用戶電轉(zhuǎn)更多容量，Celetrix提供200ul一次，和1ml一次的容量，那節(jié)約的試劑耗材就更是只有幾分之一甚至十分之一了。這就是核心技術(shù)改進帶來的成本優(yōu)勢。

目前，Celetrix剛剛面試不到兩年，但已有美國耶魯大學(xué)，哈佛大學(xué)，NIH；也有中國國內(nèi)的中科院，北京大學(xué)，等近百家實驗室使用，這些使用者都是原Amaxa技術(shù)的重度使用者，非常了解兩者之間的區(qū)別，他們的選擇不僅僅是對中國技術(shù)和產(chǎn)品的信任，根源還是對第三代電轉(zhuǎn)技術(shù)（如果說Amaxa技術(shù)是第二代電轉(zhuǎn)技術(shù)）優(yōu)越性的認可。