Genska elektrotransfekcija na poroznih membranahVindiš, Tina (Avtor) Rems, Lea (Mentor) Genska elektrotransfekcijaelektroporacijatransfekcijaporozna membranalokalizirana elektroporacijanumerično modeliranjeovarijske celice kitajskega hrčka (CHO)mioblasticelična linija C2C12celična linija H9C2Genska elektrotransfekcija je ena izmed glavnih nevirusnih metod za dostavo plazmidne DNK v notranjost bioloških celic. Ta metoda temelji na pojavu elektroporacije, pri katerem se ob izpostavitvi celic pulzirajočemu električnemu polju začasno poveča prepustnost celičnih membran, kar pa omogoča vnos terapevtskih molekul v celice. Uporaba naprav z nanostrukturiranimi geometrijami, kot so nanoslamice, nanokanali in nanopore, omogoča lokalizacijo električnega polja na majhnih delih celične membrane, s čimer je mogoče znatno povečati učinkovitost genske elektrotransfekcije in izboljšati preživetje celic. Slabosti takšnih nanostrukturiranih naprav so, da niso splošno dostopne in zahtevajo strokovno znanje postopkov nanofabrikacije ter dostop do čistih prostorov. Nedavno pa je bilo dokazano, da je mogoče doseči zelo učinkovito elektrotransfekcijo plazmidov tudi z uporabo komercialnih polikarbonatnih membran z nanoporami polmera 0,05 μm. Zato v tej raziskovalni nalogi preučujem in želim oblikovati pristop elektrotransfekcije, ki temelji na komercialno dostopnih vstavkih s poroznimi membranami iz polietilentereftalata (PET), namenjenim za kulturo in preučevanje biologije celic. Najprej z numeričnim modeliranjem na ravni ene celice določim parametre električnega pulza, velikost por porozne membrane in druge dejavnike, za katere se pričakuje, da bodo povzročili znotrajcelično dostavo plazmidov. Na podlagi numeričnih rezultatov oblikujem preprosto napravo, ki vsebuje vstavek, porozno membrano s porami polmera 0,2 m, 0,5 m ali 1,5 m, večjamično ploščo in par žičnih elektrod. Napravo nato tudi numerično modeliram, da načrtam ustrezno postavitev in konfiguracijo elektrod, ki omogoči homogeno porazdelitev električne napetosti vzdolž porozne membrane. Napravo nato preizkusim na treh celičnih linijah sesalcev in ovrednotim učinkovitost genske transfekcije ter preživetje celic. Pridobljeni rezultati so primerljivi z rezultati klasične genske elektrotransfekcije, pri kateri suspenzijo celic ali celice, pritrjene na podlago, postavimo med par vzporednih elektrod in jih izpostavimo homogenemu električnemu polju. Vendar uporaba poroznih vstavkov omogoča dovajanje nizkonapetostnih pulzov, ki ne zahtevajo uporabe dragih visokonapetostnih elektroporatorjev in je možno pulzni generator izdelati tudi doma. Na koncu diskutiram še o možnostih nadaljnjih raziskav, vezanih na vpliv lastnosti porozne membrane, kot so debelina, poroznost in polmer por, na učinkovitost transfekcije.20222022-09-07 12:55:00Magistrsko delo/naloga139811sl