Page 125 - 《应用声学》2020年第5期

第 39 卷 第 5 期 荣宁等： 基质刚性影响声孔效应介导的单细胞基因转染 767

细胞膜表面小孔完成修复，微泡附近的肌动蛋白 [2] Ferrara K, Pollard R, Borden M. Ultrasound microbubble
“团聚”现象消失。而硬的凝胶基质上培养的细胞， contrast agents: fundamentals and application to gene
and drug delivery[J]. Annual Review of Biomedical Engi-
纤维状肌动蛋白主要起到支撑作用，小孔愈合更多
neering, 2007, 9: 415–447.
需要借助肌球蛋白运动等过程完成，因此细胞膜上 [3] Dimcevski G, Kotopoulis S, Bjanes T, et al. A human clin-
的小孔愈合过程尚未完成，在靶向微泡位点处可以 ical trial using ultrasound and microbubbles to enhance
gemcitabine treatment of inoperable pancreatic cancer[J].
观察到更大的蛋白“团聚”，推测这与质粒 DNA 的
Journal of Controlled Release, 2016, 243: 172–181.
摄取方式有关。软的凝胶基质上培养的细胞细胞膜 [4] 陈旖旎, 白文坤, 胡兵. 低频低能量超声联合微泡对前列腺细
流动性更强，更容易发生内吞作用将质粒 DNA 摄 胞的影响 [J]. 声学技术, 2015, 34(4): 333–337.
入细胞内。硬的凝胶基质上培养的细胞肌动蛋白更 Chen Yini, Bai Wenkun, Hu Bing. The effect of low-
frequency ultrasound combined with microbubbles on hu-
多以纤维丝状结构存在，此时会预留更多的时间供 man prostate cells[J]. Technical Acoustics, 2015, 34(4):
质粒DNA通过小孔进入细胞。 333–337.
[5] Darnell M, O’neil A, Mao A, et al. Material microenvi-
3 结论 ronmental properties couple to induce distinct transcrip-
tional programs in mammalian stem cells[J]. Proceed-
ings of the National Academy of Sciences, 2018, 115(36):
本文实验研究了基质刚性对质粒 DNA 转染效
E8368–E8377.
果的影响，并对质粒 DNA 导入细胞的方式进行进 [6] Brusatin G, Panciera T, Gandin A, et al. Biomaterials
一步研究。获悉培养在不同刚性基质上的细胞，由 and engineered microenvironments to control YAP/TAZ-
于不同种类的质粒 DNA 摄取方式所占比重有所差 dependent cell behaviour[J]. Nature Materials, 2018,
17(12): 1063–1075.
异，导致 DNA 的表达效果显著不同，硬的凝胶基质 [7] Engler A J, Sen S, Sweeney H L, et al. Matrix elasticity di-
上声致穿孔引发的细胞膜小孔可以作为质粒 DNA rects stem cell lineage specification[J]. Cell, 2006, 126(4):
转染更为有效的途径，质粒的表达效果也更好。进 677–689.
[8] Jones R M, Deng L L, Leung K, et al. Three-dimensional
一步的细胞骨架蛋白分布结果揭示了不同硬度基
transcranial microbubble imaging for guiding volumet-
质上的细胞摄取质粒 DNA 方式差异的原因可能来 ric ultrasound-mediated blood-brain barrier opening[J].
自于细胞骨架蛋白的形态差异，该差异导致软的凝 Theranostics, 2018, 8(11): 2909–2926.
[9] 喻波涛, 常诗卉, 曾苗苗, 等. 微泡对高强度聚焦超声声压场
胶基质上培养的细胞更容易以非物理小孔的方式
影响的仿真研究 [J]. 应用声学, 2016, 35(5): 417–425.
将质粒 DNA 摄入细胞，而硬的凝胶基质上培养的 Yu Botao, Chang Shihui, Zeng Miaomiao, et al. The sim-
细胞则可以更多的通过声致穿孔产生的小孔摄入 ulation study of the effect of microbubbles on high inten-
sity focused ultrasound acoustic pressure field[J]. Journal
质粒 DNA。这对理解细胞培养环境的物理特性差
of Applied Acoustics, 2016, 35(5): 417–425.
异引起的基因类药物导入效果差异具有重要的指 [10] 王鹏, 赵梦娟, 吴世敬, 等. 微泡对高强度聚焦超声焦域影响
导意义。但受到实验条件的限制，未能实验检测出 的研究 [J]. 应用声学, 2017, 36(4): 329–336.
引起质粒 DNA 导入的动力——微泡对超声的动力 Wang Peng, Zhao Mengjuan, Wu Shijing, et al. The ef-
fect of microbubbles on high intensity focused ultrasound
学响应。进一步工作将联合高速显微成像系统对引 focal region[J]. Journal of Applied Acoustics, 2017, 36(4):
起质粒转染的动力学因素——微泡振动以及微流体 329–336.
剪切力进行检测分析，深入挖掘基质刚性引起质粒 [11] 林玉童, 秦鹏. 脉冲超声激励下 SonoVue 微泡的瞬态空化特
性 [J]. 声学学报, 2018, 43(2): 202–208.
DNA 转染差异的原因。基质的物理刚性对细胞形
Lin Yutong, Qin Peng. The inertial cavitation character-
貌以及力学特性影响显著，进一步工作将对基质刚 istics of SonoVue microbubbles mediated by pulsed ultra-
性引起的细胞形貌差异对质粒 DNA 转染差异的影 sound[J]. Acta Acustica, 2018, 43(2): 202–208.
[12] 王莉, 屠娟, 章东. 贴壁振动造影剂微泡周围速度场及剪切力
响规律进行研究。
研究 [C]. 中国声学学会第十届青年学术会议论文集, 20113.
[13] Rong N, Zhou H, Liu R, et al. Ultrasound and microbub-
参 考 文 献 ble mediated plasmid DNA uptake: a fast, global and
multi-mechanisms involved process[J]. Journal of Con-
[1] Deshpande M C, Prausnitz M R. Synergistic effect of ul- trolled Release, 2018, 273: 40–50.
trasound and PEI on DNA transfection in vitro[J]. Journal [14] Kooiman K, Vos H, Versluis M, et al. Acoustic behav-
of Controlled Release, 2007, 118(1): 126–135. ior of microbubbles and implications for drug delivery[J].