エレクトロポレーションとゼブラフィッシュ胚のトランスフェクションの比較

エレクトロポレーションとゼブラフィッシュ胚のトランスフェクションの比較

エレクトロポレーションは、DNA、RNA、タンパク質などの物質を電気パルスを用いて細胞内に導入するトランスフェクション法です。エレクトロポレーションは細菌、酵母、哺乳類、植物、昆虫、一次細胞などの細胞に効果的な方法ですが、一部の細胞はより敏感で、この方法が全体的な生存率に悪影響を及ぼすことがあります。例えば、ゼブラフィッシュ胚のトランスフェクションに関しては、エレクトロポレーションの使用は推奨されません。この方法がこれらの胚細胞タイプとその生存率に有益でない理由には、胚の発生段階、胚の感受性、および胚のコリオンが含まれます。

発生段階

ゼブラフィッシュの胚は急速に発生し、受精後約6時間で原腸形成が始まり、2日後には自由遊泳する幼生として孵化します。エレクトロポレーションの効果は細胞の発生段階によって異なる場合があります。発生の特定の段階ではエレクトロポレーションの効率が低下し、この方法の成功したトランスフェクションへの利用がさらに制限されます。

しかし、卵割期にはエレクトロポレーションが効果的に使用できることが報告されています（Zhangら、2020年）。導入する物質や望ましい結果によっては、この段階でのゼブラフィッシュ胚のトランスフェクションが必ずしも望ましくないことに注意が必要です。

感受性

ゼブラフィッシュの胚は小さく脆弱で、外部のストレスに敏感です。電気パルスは発生や生存率に悪影響を及ぼすことが知られています。その小ささと脆弱さから、エレクトロポレーションはトランスフェクションにおいてリスクの高い方法です。

コリオン

ゼブラフィッシュの胚は保護膜であるコリオンに包まれており、周囲の分子に対するバリアとして機能しています。コリオンは非常に不透過性が高く、エレクトロポレーションでチャネルを開くには高い電圧が必要ですが、その電圧は細胞の生存率に悪影響を及ぼすことが多いです。

代替技術

成功したトランスフェクションを達成するための代替方法には、標準的な圧力ベースのマイクロインジェクションがあります。Tol2や他のトランスポゾンベースのシステムを用いたベクターのトランスジェネシスは安定した発現を促進することがわかっています。標準的な圧力ベースのマイクロインジェクションは、胚への物質導入においてより信頼性が高く、精度と全体的な制御性に優れており、ゼブラフィッシュ研究ではエレクトロポレーションよりも好まれることが多いです。WPIの圧力ベースのマイクロインジェクションシステムをご覧になり、ゼブラフィッシュ胚の操作にお役立てください。

エレクトロポレーションはゼブラフィッシュ胚にはあまり適していませんが、特定の研究状況ではゼブラフィッシュ胚や成魚由来の細胞や組織の操作に用いることができます。エンドユーザーは、ゼブラフィッシュモデルでエレクトロポレーションを用いる際には、プロトコルの構築に注意を払い、応用の結果を最適化することが重要です。

参考文献

Zhang, C., Ren, Z. & Gong, Z. (2020). Transgenic Expression and Genome Editing by Electroporation of Zebrafish Embryos. Mar Biotechnology, 22, 644–650. https://doi.org/10.1007/s10126-020-09985-0