مطالعه حاضر به معرفی پلتفرم Acoustic-Electric Shear Orbiting Poration (AESOP) بهعنوان یک روش نوین برای تحویل داخل سلولی، بهویژه برای محمولههای بزرگ میپردازد و به طور ضمنی عملکرد آن را با روشهای سنتی مانند الکتروپوریشن که معمولاً بهعنوان “استاندارد طلایی” برای ترنسفکشن شناخته میشود، مقایسه میکند.
یکی از مزایای قابلتوجه پلتفرم AESOP، توانایی آن در ارائه تحویل با کنترل دوز برای پلاسمیدهای بزرگ است. این مطالعه گزارش میکند که AESOP میتواند دوزهای یکنواختی با ضریب تغییرات (CV) کمتر از ۶۰% در یک جمعیت بزرگ از سلولها ارائه دهد که این یک عامل حیاتی برای ترنسفکشن مؤثر است.
بهطورکلی، CV پایین نشاندهنده همگنی در دادهها و CV بالا نشاندهنده تنوع بیشتر در دادهها است؛ لذا در پلتفرم AESOP که متغیر CV آن کمتر از ۶۰ درصد باشد، میتوان نتیجه گرفت که دوزهای آن دارای نوسانات کم و ثبات مناسبی است. در مقابل، الکتروپوریشن گاهی اوقات به تغییرات در میزان DNA وارد شده به سلولهای مختلف منجر میشود که میتواند بر کارایی کلی ترنسفکشن تأثیر بگذارد.
روش AESOP نرخ زندهمانی سلولی بالای ۸۰% را حفظ میکند که با بسیاری از پروتکلهای الکتروپوریشن قابلمقایسه یا حتی بهتر است. زندهمانی بالای سلول برای کاربردهای بعدی، بهویژه در زمینه ویرایش ژن و درمانی بسیار حائز اهمیت است. الکتروپوریشن گاهی اوقات به دلیل استرسی که به غشای سلولی وارد میکند، به زندهمانی کمتر سلولها منجر میشود.
توان عملیاتی AESOP برای کاربردهای با توان عملیاتی بالا طراحی شده است و قادر به ترنسفکت کردن تا ۱ میلیون سلول در دقیقه برای هر میکروفلوئیدیک است. این سطح از توان عملیاتی برای آزمایشها و کاربردهای تولید انبوه سودمند است و میتواند از روشهای سنتی الکتروپوریشن که ممکن است در مدیریت جمعیتهای بزرگ سلولی، کندتر و به میزان کمتری کارآمد باشند، پیشی بگیرد.
پلتفرم AESOP به طور خاص برای تحویل پلاسمیدهای بزرگ (بهعنوانمثال، ۶.۱ kbp برای eGFP و ۹.۳ kbp برای CRISPR-Cas9) بهینهسازی شده است که توانایی آن را برای مدیریت مواد ژنتیکی بزرگ به طور مؤثر نشان میدهد. الکتروپوریشن نیز میتواند پلاسمیدهای بزرگ را تحویل دهد، اما کارایی و زندهمانی بسته به پروتکل خاص مورداستفاده میتواند متفاوت باشد.
روش و پلتفرم استفاده شده در این پژوهش به شرح زیر است:
روش AESOP: این روش، برش (shear) مکانیکی و مدولاسیون (modulation) میدان الکتریکی را ترکیب میکند تا تحویل بارهای مولکولی بزرگ به داخل سلولها را تسهیل کند. برش مکانیکی نانوپورهایی (nanopores) در غشای سلولی ایجاد میکند، درحالیکه میدان الکتریکی به گسترش و باز شدن بیشتر این نانوپورها برای جذب بهتر بار، کمک میکند.
پلتفرم Acoustic Microstreaming Vortices:
این پلتفرم از گردابهای (vortices) میکرو استریمینگ آکوستیک (acoustic microstreaming) برای گیراندازی و مخلوطکردن یکنواخت سلولها با بارهای خارجی (exogenous cargos) استفاده میکند.
باتوجهبه نتایج مطالعه، درحالیکه الکتروپوریشن همچنان یک روش رایج برای ترنسفکشن است، پلتفرم AESOP چندین مزیت از جمله: کنترل دوز بهتر، زندهمانی بالاتر سلول و توان عملیاتی بیشتر، بهویژه برای تحویل بارهای بزرگ ارائه میدهد.
