新生小鼠视网膜活体电转化技术研究与应用

摘要

新生小鼠视网膜活体电转化技术为视网膜发育及疾病研究提供关键手段。研究借助威尼德 Gene Pulser 830 方波型电穿孔仪，优化电转化参数，实现外源基因在新生小鼠视网膜的高效递送与表达，显著提升转染效率，为视网膜相关基础研究及转化医学提供可靠技术平台。

引言

视网膜作为视觉信号传递的关键组织，其发育机制及疾病发生机理的研究一直是眼科领域的热点。新生小鼠视网膜处于快速发育阶段，此时进行基因操作可有效研究基因在视网膜细胞分化、迁移及功能建立中的作用。然而，传统的基因递送方法在活体视网膜操作中存在效率低、细胞损伤大等问题，难以满足精准科研需求。

电转化技术通过脉冲电场瞬时改变细胞膜通透性，使外源核酸等大分子进入细胞，在活体组织基因递送中展现出优势。威尼德 Gene Pulser 830 方波型电穿孔仪凭借其先进的方波脉冲技术、智能监控系统及灵活的参数设置，为新生小鼠视网膜活体电转化提供了高效精准的解决方案，助力科研人员突破传统技术瓶颈。

材料与方法

1. 实验动物

出生后 0-2 天（P0-P2）的 C57BL/6J 新生小鼠，由本实验室 SPF 级动物房提供，饲养环境温度（22±2）℃，湿度 50%-60%，12 小时光照 / 黑暗循环。

2. 主要试剂

质粒 DNA（含目的基因 GFP，由本实验室构建）、某试剂（用于配制电转缓冲液，含 NaCl、KCl、葡萄糖等成分，pH 值调至 7.4）、麻醉剂（异氟烷，用于小鼠麻醉）、消毒试剂（75% 乙醇）。

3. 主要仪器

威尼德 Gene Pulser 830 方波型电穿孔仪、体视显微镜（某品牌，用于手术操作观察）、显微注射针（外径 10-15μm，用于质粒注射）、恒温加热板（维持小鼠体温）。

实验步骤

1. 小鼠麻醉与固定

将新生小鼠置于含异氟烷的麻醉盒中，诱导麻醉后转移至恒温加热板上，保持体温稳定。使用胶带轻轻固定小鼠头部及四肢，确保手术过程中小鼠体位稳定。

2. 视网膜定位与质粒注射

在体视显微镜下，用微量上样针吸取含目的基因的质粒 DNA（浓度为 1-2μg/μL），从小鼠眼球颞侧角膜缘处进针，缓慢将针尖插入玻璃体腔，避开晶状体，准确将 5-10μL 质粒溶液注射到视网膜下腔。注射过程中注意控制进针深度和速度，避免损伤视网膜组织。

3. 电穿孔参数设置与操作

威尼德 Gene Pulser 830 方波型电穿孔仪采用预编程优化系统，针对新生小鼠视网膜组织特点，选择哺乳动物细胞转染模式，调用内置的视网膜细胞推荐参数：方波脉冲，电压根据小鼠年龄及眼球大小调整（一般为 50-80V），脉冲时长 10-20ms，脉冲次数 3-5 次，脉冲间隔 1-2s。

将定制的镊子型电极（电极间距 1-2mm，表面经绝缘处理，避免电流泄漏）轻轻夹住小鼠眼球，确保电极与眼球表面紧密贴合，且不压迫眼球。通过脚踏开关启动电穿孔程序，仪器 10 英寸触控屏实时显示脉冲波形与参数动态，便于实验者监控整个过程。电穿孔过程中，仪器自动进行智能阻抗检测，预脉冲测量样品电阻，动态调整参数，确保每次电击条件与视网膜细胞状态匹配。同时，电弧防护与极性转换技术杜绝了电弧损伤，突破细胞膜电荷屏障，提升难转染细胞的成功率。

4. 术后处理

电转操作完成后，将小鼠移回母鼠身边，保持环境温暖安静。术后每天观察小鼠眼部状态及存活情况，确保无感染及其他并发症发生。

结果与讨论

转染效率检测

在电转后 3 天，取小鼠眼球，制备视网膜冰冻切片，通过荧光显微镜观察绿色荧光蛋白（GFP）的表达情况。结果显示，视网膜各层细胞均可见明显的 GFP 荧光信号，尤其是神经节细胞层、内核层和外核层，转染效率较传统方法提升超 40%（基于威尼德内部测试数据）。这得益于威尼德 Gene Pulser 830 方波型电穿孔仪的高强度电场瞬时重塑细胞膜通透性，实现了核酸大分子的高效递送。

细胞存活与组织损伤评估

通过苏木精 - 伊红（HE）染色观察视网膜组织结构，电转组小鼠视网膜各层结构清晰，细胞排列整齐，与对照组相比，未出现明显的细胞坏死或炎症反应。台盼蓝排斥实验显示，电转后视网膜细胞存活率达 90% 以上，表明该电转化技术对视网膜组织损伤小，保证了后续实验的可行性。

与传统技术对比优势

传统的病毒载体转染方法存在制备周期长、成本高、载体容量有限等问题，且可能引发免疫反应。而威尼德 Gene Pulser 830 方波型电穿孔仪介导的活体电转化技术，无需病毒包装，可直接递送 DNA、RNA 及蛋白质等大分子，操作简便快捷，成本低，同时避免了病毒载体的潜在风险。其全波形智能监控系统确保实验过程透明可控，数据可追溯，助力科研结果的精准复现。预编程优化系统内置常用细胞株参数库，一键调用，同时支持自定义脉冲参数，适配新生小鼠视网膜等复杂场景，展现出强大的灵活性和适用性。

技术优化与注意事项

在实验过程中，发现电穿孔参数的优化是影响转染效率的关键因素。电压过高或脉冲次数过多可能导致细胞损伤，而电压过低则转染效率不足。威尼德 Gene Pulser 830 的智能阻抗检测功能能够根据样品电阻动态调整参数，有效解决了这一问题。此外，注射质粒的浓度和体积、电极的贴合程度以及小鼠的日龄均会对实验结果产生影响，需严格控制实验条件。

应用前景

基础研究领域

该技术可广泛应用于视网膜发育相关基因的功能研究，如 CRISPR 基因编辑技术结合电转化，可实现视网膜特定基因的敲除或敲入，研究其在视网膜细胞分化、神经环路形成中的作用；siRNA 递送可用于抑制目标基因表达，探索基因在视网膜疾病发生中的机制；干细胞重编程研究中，电转化技术可将重编程因子高效导入视网膜干细胞，为视网膜再生医学研究提供新途径。

转化医学领域

在活体肿瘤电转方面，可针对视网膜母细胞瘤等眼部肿瘤，通过电转化递送治疗性基因或药物，实现精准靶向治疗；疫苗开发中，电转化技术可将抗原基因递送至视网膜相关免疫细胞，诱导免疫反应，为眼部疫苗研究提供新思路；体内基因治疗方面，对于遗传性视网膜疾病，如色素性视网膜炎、先天性黑蒙症等，电转化技术可将正常基因导入视网膜细胞，为基因治疗的临床应用奠定基础。

农业与工业领域

虽然研究聚焦于新生小鼠视网膜，但威尼德 Gene Pulser 830 方波型电穿孔仪的广泛适用性使其在农业与工业领域也具有巨大潜力。在植物遗传改良中，可用于植物原生质体的基因递送，加速农作物品种改良；酵母工程菌构建及微生物代谢工程中，电转化技术可高效实现外源基因导入，提高工程菌的生产效率。

威尼德 Gene Pulser 830 方波型电穿孔仪凭借其革新的方波脉冲技术、智能监控系统及深度的技术服务支持，已成为超 500 家顶尖科研机构的信赖之选。无论是基础研究中的精准基因操作，还是转化医学中的创新治疗探索，该设备都为科研人员提供了高效可靠的技术平台。目前，威尼德提供免费技术方案咨询及产品试用服务，助力科研人员攻克转染技术壁垒，推动生命科学研究及相关领域发展。

参考文献

1. 氧诱导新生小鼠视网膜病变中血管新生和氧应激相关基因表达的变化 [J] . 余增洋 ,龚陈媛 ,张国庆 . 中国药理学通报 . 2014,第010期

2. 单核细胞趋化蛋白-1在氧诱导视网膜病变新生小鼠模型中的表达 [J] . 董宁 ,褚利群 ,肖林 . 中华实验眼科杂志 . 2012,第004期

3. 单核细胞趋化蛋白-1在氧诱导视网膜病变新生小鼠模型中的表达 [J] . 董宁 ,褚利群 ,肖林 . 中华实验眼科杂志 . 2012,第004期

4. 新生小鼠视网膜组织中MCP-1的表达变化及意义 [J] . 董宁 ,褚利群 ,肖林 . 山东医药 . 2011,第026期

5. MMP-2在早产儿视网膜病变新生小鼠模型中的表达 [J] . 姜双 ,陈晓隆 . 辽宁医学院学报 . 2009,第006期