新技術によりマイクロインジェクションがより信頼性高く、再現性があり、手頃な価格に
マイクロインジェクションは、ガラスのマイクロピペットや金属製のマイクロインジェクション針を使って遺伝物質を生細胞に導入する技術です。ガラスマイクロピペットは先端径が0.1～10µmのさまざまなサイズがあります。DNAやRNAは細胞の核に直接注入されます。マイクロインジェクションは大型のカエルの卵、哺乳類の細胞、哺乳類の胚、植物や組織で成功裏に使用されています。マイクロインジェクションは高価で時間がかかり、熟練した技術者が必要ですが、新技術によりさらに信頼性が高く、再現性があり、手頃な価格になりつつあります。
前核注入は、受精卵の核にDNAやRNAを挿入してトランスジェニック生物を作成する方法で、特定の遺伝子の役割を研究することができます。この水平遺伝子移動は同種または異種の遺伝物質を挿入できます。異種の遺伝物質を使う場合はキメラが作られます。遺伝物質が子孫のゲノムに組み込まれない場合は一過性形質転換とされ、次世代には受け継がれません。しかし、新しい遺伝物質が将来の世代に伝わる場合は安定形質転換となります。この場合、マイクロインジェクションで挿入された遺伝子はトランスジーンと呼ばれ、成功した遺伝子導入後に発生した生物はトランスジェニックと呼ばれます。
したがって、トランスジェニック動物は遺伝物質（DNA）を生殖系列に組み込む実験の結果です。これらのトランスジェニック動物は、改変遺伝子の過剰発現や発現抑制を通じて恒常性システム内の特定因子の機能を特定するために非常に貴重です。多くの場合、トランスジェニック動物は実験室環境での生存に依存しています。
マイクロインジェクションは、遺伝物質を核に導入する非常に再現性の高い方法です。（Qingsong Xu. Micromachines for Biological Micromanipulation. Springer Publication, 2018.）他の遺伝子操作法と比べて、マイクロインジェクションは使用材料を最適化し、多くの廃棄物を削減します。（Chow YT, Chen S, Wang R, et al. Single Cell Transfection through Precise Microinjection with Quantitatively Controlled Injection Volumes. Sci Rep. 2016;6:24127. Published 2016 Apr 12. doi:10.1038/srep24127.）使用材料が最小限に抑えられるため、材料費も削減されます。マイクロインジェクションの厳密な制御により、研究者は組換え遺伝子を限られたコピー数で正確に組み込むことが可能です。
効率的なマイクロインジェクション用製品
WPIは、マイクロインジェクション用途に使われる実験室機器を幅広く提供しています。当社の注入システムは30年以上にわたり科学者に利用されています。さらに、WPIはポンプ、プーラー、ピペッター、顕微鏡などマイクロインジェクション用の多様なアクセサリーも提供しています。ゼブラフィッシュや接着細胞のマイクロインジェクションで特に人気のあるポンプはPV820空気圧ピコポンプと、その新型であるMICRO-ePUMP、μPUMP、PV850です。
注入ポンプ
もともとPV820およびPV830の空気圧ピコポンプは細胞内注入を簡素化するために設計されました。2020年にマイクロインジェクション製品群は一新され、使いやすさ、再現性の確保、幅広い用途への対応が実現しました。タッチスクリーン操作、フットスイッチ操作が可能で、設置面積も非常にコンパクトです。研究者はピコリットルからナノリットルの範囲で再現性のあるマイクロインジェクションが行えます。当社のマイクロインジェクターは射出圧力と保持圧力を備えています。保持圧力はキャピラリー作用による注入物の逆流を防ぎ、ピペット先端の注入物のメニスカスを維持します。WPIはピコリットルおよびナノリットル範囲の注入に適した人気のポンプも取り扱っています。
ピンポイント細胞貫通器
WPIのMICRO-ePORE™ ピンポイント細胞貫通器は、卵母細胞や着床前段階の哺乳類胚への多様な化合物や生体分子の効率的なマイクロインジェクションに使えるシンプルで多用途なシステムです。特許出願中のFlutter Electrode Technologyにより、トランスジェニック動物のマイクロインジェクションや細胞操作時に膜を裂いたり損傷したりせず、小さく清潔で正確な膜貫通が可能です。WPIのMICRO-ePORE™ ピンポイント細胞貫通器は、マイクロインジェクションの目的で従来のエレクトロポレーションよりもいくつかの利点を提供します。
- ピンポイント細胞貫通器は細胞膜にポートを開くために非常に低い電圧を使用します。
- エレクトロポレーションは細胞膜に多数の孔を開けるショットガン方式です。対照的にピンポイント細胞貫通器はマイクロインジェクションの正確なポイントに細胞膜の特定領域を狙います。
- ピンポイント細胞貫通法はエレクトロポレーションに比べて胚の生存率が大幅に高いです。
顕微鏡
WPIのPZMIII-MI顕微鏡は、照明ベースと可動ミラーを備え、マイクロインジェクションやトランスフェクションに最適です。標準的なステレオ顕微鏡ヘッドが研究用のブライトフィールド/ダークフィールドポール型スタンドに搭載されています。大きく安定した作業面と回転可能なレンズ/ミラーシステムにより、透過LED強度照明が可能です。スライドミラーはジンバル式で前後の全範囲の動きと回転が可能です。ミラーは1軸で360º回転し、前後方向にスライドして照明効果の方向調整ができます。ベース右側のノブでミラーを調整し、ロックリングで位置を固定します。ブライトフィールドLEDからダークフィールドLEDへの照明切り替えが可動ミラーで適切な角度で行えます。生きた細菌の観察に効果的なツールです。低倍率では組織、細胞、胚移植の観察に適し、斜め透過照明が重要な場面で活躍します。
マイクロインジェクションは現代科学の時代における革新的なツールです。これらの方法により、どの研究室でもマイクロインジェクション技術を実験手法に取り入れることが可能です。
DNA、RNA、またはタンパク質が対象分子であっても、マイクロインジェクションは生細胞内での機能を研究する手段を提供します。この技術は非常にアクセスしやすく比較的低コストであり、可能性はほぼ無限です。
