Elektroporuotų ląstelių membranos pralaidumo atstatymo laikinė priklausomybė nuo elektroporacijai naudojamų impulsų skaičiaus

Abstract

Elektroporacija – procesas, kurio metu ląstelės plazminė membrana tampa laikinai pralaidi hidrofilinėms molekulėms. Ląstelę paveikus tam tikru elektriniu lauku, susidaro transmembraninis potencialas, kuris leidžia patekti į ląstelę įvairioms molekulėms. Transmembraninis potencialas priklauso nuo ląstelės spindulio, elektrinio lauko ir kampo tarp elektrinio lauko bei pasirinktos vietos membranoje. Nuo impulsų trukmės ir intensyvumo priklauso, kiek porų bus sukurta ląstelėje ir ar ji galės išlaikyti homeostazę ir struktūriniai pokyčiai membranoje bus grįžtami, ar ląstelė bus negrįžtamai paveikta ir ji žus. Šio tyrimo tikslas yra įvertinti elektroporuotų ląstelių membranos pralaidumo atstatymo laikinę priklausomybę nuo elektroporacijai naudojamų impulsų skaičiaus. Eksperimento objektu pasirinktos kininio žiurkėno kiaušidžių (CHO) ląstelės. Tyrimo metu įvertinamos transmembraninio potencialo priklausomybės nuo elektrinio lauko bei pasirinkto kampo. Taip pat atsižvelgiama kokią įtaką transmembraninis potencialas turi porų susidarymui. Elektroporacijos efektyvumas nustatomas tėkmės citometrija, naudojant fluorescencinį dažą – propidžio jodidą. Rezultatai parodė, kad transmembraninis potencialas labiau priklauso nuo pasirinkto kampo tarp elektrinio lauko ir membranos, nei nuo naudojamo elektrinio lauko. Nustatyta, kad porų skaičius ląstelėje priklauso nuo impulsų skaičiaus ir taikomos amplitudės. Aproksimuojant, kad vienas impulsas sukuria vienodą porų skaičių, buvo gauta, kad daugiausiai sukuriama porų ir efektyviausia elektroporacija yra nustatoma kai ląstelė paveikiama 8 HV.

Electroporation is a method that is used to induce a temporal increase of cell membrane permeability for hydrophilic molecules. Transmembrane potential (TMP) is created when a cell is exposed to a certain electric field and that allows various molecules to enter the cell. TMP depends on the cell radius, the electric field and the angle between the electric field and the chosen location in the membrane. How many pores will be created in the cell depends on the duration and intensity of the pulses, these parameters determined if the cell will be able to maintain homeostasis and will be reversible structural changes in the membrane, or the cell will be irreversibly affected and it will die. The purpose of this study is to evaluate dependence of electroporated cell membrane permeability recovery time on applied number of pulses. Chinese hamster ovary (CHO) cells were selected for experiments. The dependences of the transmembrane potential on the electric field and selected angle are evaluated during the research. Also considered is the effect of transmembrane potential on pore formation. The effectiveness of electroporation was evaluated by measuring intracellular fluorescent dye (propidium iodide) with the help of flow cytometry. The results showed that the transmembrane potential depends more on the chosen angle between the electric field and the membrane than on used the electric field. It was found that the number of pores in a cell depends on the number of pulses and the applied amplitude. Assuming that one pulse generates an equal number of pores, it was obtained that the most pores are created and the most efficient electroporation is determined when the cell is exposed to 8 HV.