Микроинъекция — это использование стеклянной микропипетки для введения жидкого вещества на микроскопическом или пограничном макроскопическом уровне. Мишенью часто является живая клетка, но она может также включать межклеточное пространство. Микроинъекция — это простой механический процесс, обычно включающий инвертированный микроскоп с увеличением около 200 раз (хотя иногда он выполняется с использованием препаровального стереомикроскопа с увеличением 40–50 раз или традиционного сложного прямого микроскопа с увеличением, аналогичным инвертированной модели).
Для таких процессов, как клеточная или пронуклеарная инъекция, клетка-мишень помещается под микроскоп и используются два микроманипулятора — один удерживает пипетку, а другой — микрокапиллярную иглу, обычно диаметром от 0,5 до 5 мкм (больше, если стволовые клетки вводятся в эмбрион). используется для проникновения через клеточную мембрану и/или ядерную оболочку . [1] Таким образом, этот процесс можно использовать для введения вектора в одну клетку. Микроинъекцию можно также использовать при клонировании организмов, при изучении клеточной биологии и вирусов, а также для лечения мужского бесплодия посредством интрацитоплазматической инъекции сперматозоидов (ИКСИ, / ˈ ɪ k s i / IK - см. ).
Использование микроинъекций в качестве биологической процедуры началось в начале двадцатого века, хотя даже в 1970-е годы они не получили широкого распространения. К 1990-м годам его использование значительно возросло, и теперь он считается обычным лабораторным методом, наряду со слиянием везикул , электропорацией , химической трансфекцией и вирусной трансдукцией , для введения небольшого количества вещества в небольшую мишень. [2]
Существует два основных типа микроинъекционных систем. Первая называется системой с постоянным потоком , а вторая — системой с пульсирующим потоком . В системе с постоянным потоком, которая является относительно простой и недорогой, но неуклюжей и устаревшей, постоянный поток образца доставляется из микропипетки, и количество вводимого образца определяется тем, как долго игла остается в ячейке. Для этой системы обычно требуется регулируемый источник давления, держатель капилляров и микроманипулятор грубой или тонкой очистки. Однако система с импульсным потоком обеспечивает больший контроль и постоянство количества вводимого образца: наиболее распространенная схема интрацитоплазматической инъекции сперматозоидов включает инжектор Eppendorf «Femtojet» в сочетании с Eppendorf «InjectMan», хотя процедуры, включающие другие цели, обычно требуют преимущество гораздо менее дорогого оборудования аналогичных возможностей. Благодаря повышенному контролю над размещением и движением иглы, а также повышенной точности определения объема вводимого вещества, метод импульсного потока обычно приводит к меньшему повреждению принимающей клетки, чем метод постоянного потока. Однако линия Eppendorf, по крайней мере, имеет сложный пользовательский интерфейс , и ее отдельные системные компоненты обычно намного дороже, чем те, которые необходимы для создания системы постоянного потока или других систем впрыска с импульсным потоком. [3]
Пронуклеарная инъекция — это метод, используемый для создания трансгенных организмов путем инъекции генетического материала в ядро оплодотворенной яйцеклетки . Этот метод обычно используется для изучения роли генов на моделях мышей и животных.
Пронуклеарная инъекция спермы мыши — один из двух наиболее распространенных методов получения трансгенных животных (наряду с генной инженерией эмбриональных стволовых клеток ). [4] Для того, чтобы инъекция в пронуклеар прошла успешно, генетический материал (обычно линейная ДНК ) должен быть введен в то время, когда генетический материал из ооцита и спермы разделен (т. е. фаза пронуклеара ). [5] Чтобы получить эти ооциты, мышам обычно проводят суперовуляцию с помощью гонадотропинов . [6] После того, как произошло закупоривание , у мыши берут ооциты и вводят генетический материал. Затем ооцит имплантируют в яйцевод псевдобеременного животного . [5] Хотя эффективность варьируется, 10-40% мышей, рожденных из этих имплантированных ооцитов, могут содержать инъецированную конструкцию . [6] Трансгенных мышей можно затем разводить для создания трансгенных линий.