x細(xì)胞遞送平臺Gateway™系統(tǒng)的組成、原理及應(yīng)用案例分享
由美國Portal公司開發(fā)的創(chuàng)新型遞送平臺Gateway™系統(tǒng)，基于先進(jìn)的機(jī)械擠壓穿孔技術(shù)，不僅在造血干細(xì)胞的工程化改造中表現(xiàn)出色，還能高效遞送多種RNA類載荷（包括mRNA、siRNA、saRNA等）。該系統(tǒng)在原代免疫細(xì)胞及干細(xì)胞的多重遞送中展現(xiàn)出低毒性、高存活率與廣譜細(xì)胞兼容性的優(yōu)勢，大幅簡化了細(xì)胞工程改造流程。
Gateway™：模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效遞送
Gateway™系統(tǒng)由兩部分組成：主機(jī)控制單元采用緊湊型臺式設(shè)計(jì)，可精確控制輸送參數(shù)，且能輕松置于生物安全柜內(nèi)操作；MicroBooster™則是針對不同細(xì)胞類型優(yōu)化設(shè)計(jì)的遞送芯片，具備特定孔徑結(jié)構(gòu)，確保各類細(xì)胞均能實(shí)現(xiàn)更高效率的外源載荷處理。
混合：將細(xì)胞與目標(biāo)載荷（如 mRNA、RNP等）共同懸浮于溶液中；
擠壓：使細(xì)胞快速通過 Portal特殊設(shè)計(jì)的微流控芯片通道（孔徑約為細(xì)胞直徑的70%）；
進(jìn)入：細(xì)胞在物理擠壓下發(fā)生瞬時形變，形成可自我修復(fù)的孔隙，周圍目標(biāo)分子順勢進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)；
恢復(fù)：細(xì)胞膜迅速修復(fù)，細(xì)胞恢復(fù)完整狀態(tài)。
整個過程快速、溫和，無需化學(xué)試劑或病毒載體，也避免了電擊對細(xì)胞造成的應(yīng)激與損傷。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證：高效遞送與功能實(shí)現(xiàn)
1. 高效遞送mRNA至多種免疫細(xì)胞
使用Gateway™系統(tǒng)向人類外周血單個核細(xì)胞 (PBMCs)遞送GFP mRNA 20小時后，流式細(xì)胞術(shù)檢測顯示細(xì)胞活性良好，且在T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞和單核細(xì)胞中均檢測到廣泛GFP表達(dá)。
2. 人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）中mRNA的高效表達(dá)
遞送GFP mRNA至人iPSCs 20小時后，通過熒光顯微鏡與流式細(xì)胞術(shù)均觀察到強(qiáng)GFP信號，細(xì)胞狀態(tài)保持穩(wěn)定。
3. CD34+細(xì)胞中的基因敲低
遞送B2M siRNA至人類CD34+造血干細(xì)胞40小時后，流式細(xì)胞術(shù)顯示B2M表達(dá)顯著下降，同時細(xì)胞存活率維持較高水平。
4. 初始T細(xì)胞中的高效多重遞送
從外周血單個核細(xì)胞中分離出初始T細(xì)胞，將GFP mRNA、熒光標(biāo)記的葡聚糖聚合物和β2微球蛋白（B2M）CRISPR RNPs等多重載體遞送至初始T細(xì)胞。40小時后，使用流式細(xì)胞術(shù)評估m(xù)RNA和B2M蛋白的表達(dá)，證實(shí)該系統(tǒng)支持高效多重遞送。
5. CAR-T功能驗(yàn)證
將CD19嵌合抗原受體（CAR）mRNA遞送至活化的T細(xì)胞中。轉(zhuǎn)染20小時后，采用流式細(xì)胞術(shù)檢測CD19 CAR的表達(dá)水平。隨后，將高表達(dá)CAR的T細(xì)胞與Raji細(xì)胞共培養(yǎng)，通過Cytotox96法檢測LDH釋放量，以評估CAR-T細(xì)胞的效應(yīng)功能。
客戶應(yīng)用案例
案例一：細(xì)胞重編程——驅(qū)動iPSC向神經(jīng)元分化
研究人員使用Gateway™系統(tǒng)將Ascl1 saRNA及神經(jīng)元5種轉(zhuǎn)錄因子（FoxA2, Lmx1a, Nurr1, Pitx3, EN1)）的mRNA遞送至誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）。14天后，細(xì)胞成功表達(dá)多巴胺能神經(jīng)元標(biāo)志物酪氨酸羥化酶（TH）和成熟神經(jīng)元標(biāo)志物MAP2（綠色箭頭所示），展現(xiàn)出神經(jīng)元分化潛力。
案例二：減少預(yù)處理需求——增強(qiáng)HSC存活與歸巢能力
研究人員使用Gateway™系統(tǒng)將GFP或BCL-2（G101V）mRNA遞送至CD34+ HSC（造血干細(xì)胞），并移植至NSG小鼠。結(jié)果顯示，突變BCL2能夠抵抗Venetoclax誘導(dǎo)的凋亡，顯著提升HSC存活與骨髓歸巢效率。
案例三：增強(qiáng)免疫細(xì)胞功能——改善T細(xì)胞表型與細(xì)胞毒性
研究人員使用Gateway™系統(tǒng)將膜結(jié)合型IL-2/12 mRNA遞送至T細(xì)胞，并移植至小鼠模型。5天后血液檢測表明，mbIL-2/12 T細(xì)胞比例顯著增加，證實(shí)其在改善T細(xì)胞記憶表型和增強(qiáng)細(xì)胞毒性方面具有潛力。
Gateway™系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢
強(qiáng)大的核酸遞送能力：支持mRNA、siRNA、saRNA、DNA、RNP復(fù)合物等多種核酸類載荷，并可實(shí)現(xiàn)多重遞送；
廣泛的細(xì)胞兼容性：覆蓋難轉(zhuǎn)染的原代免疫細(xì)胞（T、B、NK、單核細(xì)胞）及干細(xì)胞（iPSC、CD34+ HSC）；
優(yōu)異的細(xì)胞活性維持：低毒性、高存活率，保障細(xì)胞功能完整性;
便捷的流程整合：可無縫嵌入現(xiàn)有細(xì)胞生產(chǎn)流程，便于臨床及產(chǎn)業(yè)推廣。
未來展望
作為面向新一代細(xì)胞療法的先進(jìn)技術(shù)，Gateway™系統(tǒng)在細(xì)胞治療、生物制造、再生醫(yī)學(xué)、診斷與分析以及高通量篩選等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。其在提升遞送效率、保障細(xì)胞活性及多重載荷兼容性方面的優(yōu)勢，使其成為推動臨床轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵工具，為未來精準(zhǔn)醫(yī)療與規(guī)模化細(xì)胞工程提供堅(jiān)實(shí)支撐。
Gateway™：模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效遞送
Gateway™系統(tǒng)由兩部分組成：主機(jī)控制單元采用緊湊型臺式設(shè)計(jì)，可精確控制輸送參數(shù)，且能輕松置于生物安全柜內(nèi)操作；MicroBooster™則是針對不同細(xì)胞類型優(yōu)化設(shè)計(jì)的遞送芯片，具備特定孔徑結(jié)構(gòu)，確保各類細(xì)胞均能實(shí)現(xiàn)更高效率的外源載荷處理。
圖1. Portal機(jī)械擠壓穿孔技術(shù)工作原理
混合：將細(xì)胞與目標(biāo)載荷（如 mRNA、RNP等）共同懸浮于溶液中；
擠壓：使細(xì)胞快速通過 Portal特殊設(shè)計(jì)的微流控芯片通道（孔徑約為細(xì)胞直徑的70%）；
進(jìn)入：細(xì)胞在物理擠壓下發(fā)生瞬時形變，形成可自我修復(fù)的孔隙，周圍目標(biāo)分子順勢進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)；
恢復(fù)：細(xì)胞膜迅速修復(fù)，細(xì)胞恢復(fù)完整狀態(tài)。
整個過程快速、溫和，無需化學(xué)試劑或病毒載體，也避免了電擊對細(xì)胞造成的應(yīng)激與損傷。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證：高效遞送與功能實(shí)現(xiàn)
1. 高效遞送mRNA至多種免疫細(xì)胞
使用Gateway™系統(tǒng)向人類外周血單個核細(xì)胞 (PBMCs)遞送GFP mRNA 20小時后，流式細(xì)胞術(shù)檢測顯示細(xì)胞活性良好，且在T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞和單核細(xì)胞中均檢測到廣泛GFP表達(dá)。
2. 人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）中mRNA的高效表達(dá)
遞送GFP mRNA至人iPSCs 20小時后，通過熒光顯微鏡與流式細(xì)胞術(shù)均觀察到強(qiáng)GFP信號，細(xì)胞狀態(tài)保持穩(wěn)定。
3. CD34+細(xì)胞中的基因敲低
遞送B2M siRNA至人類CD34+造血干細(xì)胞40小時后，流式細(xì)胞術(shù)顯示B2M表達(dá)顯著下降，同時細(xì)胞存活率維持較高水平。
4. 初始T細(xì)胞中的高效多重遞送
從外周血單個核細(xì)胞中分離出初始T細(xì)胞，將GFP mRNA、熒光標(biāo)記的葡聚糖聚合物和β2微球蛋白（B2M）CRISPR RNPs等多重載體遞送至初始T細(xì)胞。40小時后，使用流式細(xì)胞術(shù)評估m(xù)RNA和B2M蛋白的表達(dá)，證實(shí)該系統(tǒng)支持高效多重遞送。
5. CAR-T功能驗(yàn)證
將CD19嵌合抗原受體（CAR）mRNA遞送至活化的T細(xì)胞中。轉(zhuǎn)染20小時后，采用流式細(xì)胞術(shù)檢測CD19 CAR的表達(dá)水平。隨后，將高表達(dá)CAR的T細(xì)胞與Raji細(xì)胞共培養(yǎng)，通過Cytotox96法檢測LDH釋放量，以評估CAR-T細(xì)胞的效應(yīng)功能。
客戶應(yīng)用案例
案例一：細(xì)胞重編程——驅(qū)動iPSC向神經(jīng)元分化
研究人員使用Gateway™系統(tǒng)將Ascl1 saRNA及神經(jīng)元5種轉(zhuǎn)錄因子（FoxA2, Lmx1a, Nurr1, Pitx3, EN1)）的mRNA遞送至誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）。14天后，細(xì)胞成功表達(dá)多巴胺能神經(jīng)元標(biāo)志物酪氨酸羥化酶（TH）和成熟神經(jīng)元標(biāo)志物MAP2（綠色箭頭所示），展現(xiàn)出神經(jīng)元分化潛力。
案例二：減少預(yù)處理需求——增強(qiáng)HSC存活與歸巢能力
研究人員使用Gateway™系統(tǒng)將GFP或BCL-2（G101V）mRNA遞送至CD34+ HSC（造血干細(xì)胞），并移植至NSG小鼠。結(jié)果顯示，突變BCL2能夠抵抗Venetoclax誘導(dǎo)的凋亡，顯著提升HSC存活與骨髓歸巢效率。
案例三：增強(qiáng)免疫細(xì)胞功能——改善T細(xì)胞表型與細(xì)胞毒性
研究人員使用Gateway™系統(tǒng)將膜結(jié)合型IL-2/12 mRNA遞送至T細(xì)胞，并移植至小鼠模型。5天后血液檢測表明，mbIL-2/12 T細(xì)胞比例顯著增加，證實(shí)其在改善T細(xì)胞記憶表型和增強(qiáng)細(xì)胞毒性方面具有潛力。
Gateway™系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢
強(qiáng)大的核酸遞送能力：支持mRNA、siRNA、saRNA、DNA、RNP復(fù)合物等多種核酸類載荷，并可實(shí)現(xiàn)多重遞送；
廣泛的細(xì)胞兼容性：覆蓋難轉(zhuǎn)染的原代免疫細(xì)胞（T、B、NK、單核細(xì)胞）及干細(xì)胞（iPSC、CD34+ HSC）；
優(yōu)異的細(xì)胞活性維持：低毒性、高存活率，保障細(xì)胞功能完整性;
便捷的流程整合：可無縫嵌入現(xiàn)有細(xì)胞生產(chǎn)流程，便于臨床及產(chǎn)業(yè)推廣。
未來展望
作為面向新一代細(xì)胞療法的先進(jìn)技術(shù)，Gateway™系統(tǒng)在細(xì)胞治療、生物制造、再生醫(yī)學(xué)、診斷與分析以及高通量篩選等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。其在提升遞送效率、保障細(xì)胞活性及多重載荷兼容性方面的優(yōu)勢，使其成為推動臨床轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵工具，為未來精準(zhǔn)醫(yī)療與規(guī)模化細(xì)胞工程提供堅(jiān)實(shí)支撐。
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