一種轉移基因的方法及其轉移基因的粒子槍的製作方法

2023-09-24 02:05:05 1

專利名稱：一種轉移基因的方法及其轉移基因的粒子槍的製作方法
技術領域：
本發明屬於生物遺傳工程中實現基因導入的方法及其操作用的儀器領域，特別是用來實現生物外源基因導入受體的方法及其專用設備。
目前世界上用遺傳工程手段改變作物性狀的研究進展迅速，科學家們通過把基因導入植物體內來實現的，為了達到這一目的，美國康乃爾大學的研究者們利用加速粒子射入生物細胞的概念構造的「粒子槍」成功地實現了以生物組織細胞為受體，而無宿主範圍限止的外源基因導入。但是至今在市場上國內、外還未有商品出售，他們在實驗室做的粒子槍只報導過是具有一種速度的和在全封閉真空中對植物離體組織進行粒子轟擊方法和設備，從未報導過他們粒子槍的結構及實施方法，目前粒子槍主要指標單速單向全封閉型的，粒子轟擊速度為430米/秒，不可調節。而實際粒子槍主要指標應是最大值的粒子射入細胞內的同時由衝擊波等帶來對細胞的損害要降至最小，而不的調速的粒子槍很難達到上述要求，因此如何控制轟擊的速度及方向是目前研究者的最大問題，因為各類受體組織細胞的細胞壁有厚有薄，堅硬程度不同，和細胞有大有小、形狀也不同所以要求轟擊速度不同。此外全封閉型槍設計上技術要求也複雜，既浪費了開支又喪失了在非封閉狀態下對植物的原體原位進行粒子轟擊的優越性。
參考文獻1、Scieme V01.244，1989，P12932、Nature V01.327，1987，P70本發明的目的在於克服上述轉移基因方法及粒子槍的缺點和不足，提供一種新的轉移基因的物理方法及專用於該方法的具有二向性、可調速的商品化轉移基因的粒子槍。這種槍可在真空狀態下對離體生物細胞進行轟擊，也可在封閉狀態下對原體原位粒子進行轟擊的功能，並可以調節進行轟擊粒子的速度，可變速度從350-460-640米/秒。
本發明提供的一種轉移生物基因的物理方法及其專用於該方法的可調速二向轉移基因粒子槍，它能把外面包有基因的微粒子射入植物、動物細胞內，從而實現外源基因的導入，達到改變動、植物性狀的目的，本發明的粒子槍可引爆一個φ6.35mm大小，含不同配比的火藥彈來實現轟擊速度的不同。在火藥彈前載有大型射彈，大型射彈前表面載有微鎢粒子。該槍具有引爆速度從350-640M/sec範圍，分別為640米/秒高速，460米/秒中速、350米/秒低速。它又具有雙向即可在封閉狀態下在低真空0.1個大氣壓以上即可對離體的動、植物組織進行粒子轟擊實現外源基因導入，也可以手持粒子槍在大氣中對著動、植物原體原位組織進行粒子轟擊將外源基因射入細胞組織內。
下面結合附圖
對本發明的轉移基因方法和專用於該方法的粒子槍進行說明，本發明的可調速雙向轉移基因粒子槍由四個大部分組成(如圖一、圖二、圖三、圖四所示)
(一)槍體 (二)粒子轟擊系統(三)樣品室 (四)鋼室和真空機組在圖一中表示槍體部分和粒子轟擊系統做成一體。槍體部分是通常的手槍機構或建築行業用的射釘槍機構，它包括槍把(1)、板機(2)、安全鈕(3)、擊針(4)、安裝在槍膛固定座上的、火藥彈(5)、大型射彈(6)，大型射彈是本發明特徵之一，它裝在火藥彈(5)的前表面，它可以是一段塑料也可用尼龍做成瓶塞型，把它插在槍管(8)口內緊密配合，它的作用在於當槍內膛抽真空時它起到密封槍管的作用，另外它可以起到載體作用，因為在它前面載有帶外源基因的微鎢粒子(7)，微鎢粒子的直徑為0.6-4μm，把它們一起裝到槍膛內，這一部分也可叫做微粒子的發射部分，也就是當按下板機火藥即刻發射然後把大型塑料射彈發送到下一部分粒子轟擊系統內對準受體轟擊實現導入基因。
第二大部分轟擊系統包括用鋼材做成的密封塞(9)，它的塞帽部用卡子固定在槍口上，要求緊密配合。在密封塞(9)的上面套有一橡皮密封墊圈(10)，(圖二中的鋼室與墊圈(9)緊密套上配合的)，密封塞(9)的另一端與帶有出氣孔(12)的槍管(11)相接，槍管(11)的另一端與帶若干個出氣孔的聯接頭(16)螺旋相固定，金屬聯接頭(16)另一端與阻擋板(13)螺旋配合。用淬火鋼做成的阻擋板(13)中心開有喇叭型發射孔(14)，它並與過濾板(15)螺旋固定，過濾板(15)為20mm×厚18mm的鋼套筒在中間卡住若干層不鏽鋼網，目的是在進行粒子轟擊時微粒子從阻擋板(13)喇叭口射出而進入樣品室(16)中的動、植物細胞內，不鏽鋼網則把一些小碎片再進行一次過濾作用，槍管(11)上和阻擋板(13)上均有出氣孔，其作用是為了洩漏加速後大型射彈在槍管中形成的壓縮空氣的衝擊波，另一作用是在粒子轟擊系統用鋼室密封抽真空時，它們又是抽氣孔，阻擋板(13)開有孔經φ1.2mm-0.9mm×深度0.6mm-1.0mm×錐角50°-70°的喇叭發射孔(14)。阻擋板是用淬火鋼做成的φ20mm×厚10mm鋼板，阻擋板(13)的作用是做第一級阻擋引爆後的大型射彈通過，並且起到緩解射彈飛行時由於壓縮槍管中的空氣形成的衝擊波，槍管(8)是由φ20mm×長70mm鋼管做成，上面有若干橢園形出氣孔可洩漏大部分衝擊波。在進行全封閉狀態操作時，即把鋼室(17)套在槍上的密封墊圈(10)上並固定住，鋼室的內徑決定密封墊圈(10)的大小，它們要緊密配合。在套上鋼室前先把樣品室(18)內裝好要轟擊的離體動、植物樣品，樣品放在一個金屬培養皿中心，培養皿大小剛好固定在樣品室內固定底座上，這樣以實現轟擊時的定位準確。然後把樣品室(18)固定在過濾板(15)上，再把鋼室(17)的抽氣嘴(19)與真空泵接好，即可對粒子槍的轟擊系統和槍體部分抽真空了，當在進行對動、植物的原體原位進行轟擊時不需在封閉狀態下工作，即可不用套上鋼室和樣品室，而是把一個消音套筒(20)套在密封墊圈(10)上，消音套筒如圖四所示，它的內徑大小隻要與密封圈(10)剛好緊密配合為準，用卡子把它們固定住，一般採用金屬做成，它的作用是為了在操作時保護操作人員的安全並把衝擊波緩解在保護筒內。操作時操作人員可手握住消音保護筒(20)，對準原體原位動、植物樣品進行轟擊。
實施例1用楊州生產的射針槍做轉移槍的主體，轟擊速度為640米/秒，火藥彈配比為100%的通常火藥做成6.35mm大小的大型射彈為φ7.8mm×長20mm的尼龍彈，用鋼做成的內徑φ40mm的密封塞(9)套在槍口上，密封塞外套上φ50mm的橡皮密封圈(10)，密封塞(9)的另一端面內徑開有一個洞與φ20mm×長70mm鋼管做的槍管(11)緊密配合插入，並在槍管(11)上開有三個橢園形出氣孔(12)，槍管(11)的另一端與內徑為φ20mm×厚10mm淬火鋼做成的連接頭(16)螺旋配合固定，連接頭(16)上面周圍均勻開有φ4mm的8個出氣孔。阻擋板(13)具有一個φ1mm、深度為0.8mm、錐角為60°的喇叭型發射孔，淬火鋼做的，與聯接頭(16)相接。過濾板(15)底部固定有三層不鏽鋼網，網的大小正好卡在過濾板(15)內徑裡，底部樣品室(18)用60m×長55mm的鋼做成，它的一端與過濾板螺旋相配合，另一端在裝好樣品後用φ50螺紋板封蓋。鋼室(17)為φ150mm×240mm×壁厚5mm上有抽氣孔(19)接機械泵，機械泵型號2HZ-I型旋片式真空泵，真空表用自動化儀表三廠生產的。
實施例2在半封閉狀態下操作用的粒子槍，槍體(一)、轟擊系統(二)均與實施例1相同，在實施例1中取下鋼室(17)和樣品室(18)，在密封墊圈(10)上套上φ52mm×長110mm×厚6mm的鋁合金做的消音保護筒(20)，用鐵卡固定住，火藥彈用φ6.35mm大小的一個，火藥配比為70%的通用火藥，30%的碳粉做填充劑。實現火藥速度為460米/秒。
本發明提供的一種轉移基因的物理方法簡便易行，進行轟擊粒子的速度是根據火藥彈的配比來控制實現的，這種方法定量準確，速度控制準確，可予先根據被射入基因的動、植物細胞壁厚、薄及堅硬程度來決定選擇轟擊的速度即可選擇火藥的配比，這樣避免了由於轟擊速度不當而造成外源基因射不進去或者使受體的細胞遭到過量衝擊導致細胞不必要的損失，以至於把細胞打壞。
本發明提供的專用設備轉移基因粒子槍設計合理、小巧，不需要把整個槍密封在真空系統中，只需在槍口上固定一個粒子轟擊系統，這部分滿足了在封閉狀態下進行轟擊操作，改變了已有技術不足地方，另外這部分也可以不封閉，開創了可在大氣中對生物原體原位進行外源基因的導入特殊功能，這是已有技術所不具備的，將為生物工程中實現各種生物的外源基因轉移技術提供了極為有力的工具。
權利要求
1.一種採用粒子槍轟擊轉移基因的方法，其特徵在於在粒子槍的火藥彈前面載有大型射彈，射彈的前表面載有微鎢粒子，微鎢粒子上帶有外源基因，通過火藥的發射轟擊把帶有外源基因的微粒子加速到受體之內，其轟擊速度由火藥配比決定關係採用640米/秒轟擊速度用φ6.35mm火藥彈內裝100%的火藥，460米/秒70%-90%火藥和30%-10%的填充劑，350米/秒的轟擊速度火藥配比為60%-80%火藥和40%-20%的填充劑，轟擊時可在封閉狀況下0.1大氣壓以上進行；也可以在大氣中操作。
2.按權利要求1所述的轉移基因的方法，其特徵在於所說的火藥為市售的通用火藥，火藥填充劑包括碳粉及通用的火藥填充劑。
3.按權利要求1所述的轉移基因的方法，其特徵在於所說的微鎢粒子的直徑範圍從0.6μm-4μm幾個量度。
4.按權利要求1所述的轉移基因的方法，其特徵在於所說的大型射彈可以是一般塑料可以是尼龍做成。
5.一種專用於權利要求1所述的轉移基因的方法的轉移基因粒子槍，由槍把(1)、板機(2)、安全鈕(3)、擊針(4)、火藥彈(5)、槍管(8)組成的，其特徵在於在槍口處固定一個套有橡皮密封墊圈(10)的金屬密封塞(9)，密封塞(9)另一端固定在帶有出氣孔(12)的槍管(11)上，槍管(11)的另一端與金屬連接頭(16)上開有出氣孔的一端相聯，用淬火鋼板做的阻擋板(13)中央有一個喇叭型發射孔(14)，它與聯接頭(16)螺旋固定，另一端與帶若干層的不鏽鋼網過濾板(15)螺旋相接，火藥彈(5)裝在槍管(8)內固定座上，大型射彈(6)放在火藥彈(5)的前表面上，大型射彈(6)前表面載有帶外源基因的微鎢粒子，然後把金屬消音保護筒(20)套在密封墊圈(10)上;或者取下消音保護筒(20)，樣品室(18)固定在過濾板(15)上再套上鋼室(17)在密封墊圈(10)上，真空泵按到鋼室(17)的抽氣孔(21)上。
6.按權利要求5所述的轉移基因的粒子槍，其特徵在於所說的金屬消音保護筒(20)可以是鋁、鋁合金。
7.按權利要求5所述的轉移基因的粒子槍，其特徵在於所說的帶不鏽鋼網的過濾板(15)至少含有二層以上的不鏽鋼網。
全文摘要
本發明屬於生物遺傳工程中實現導入動、植物細胞內的方法及其操作用的儀器領域，特別是用來實現生物的外源基因導入離體和原體原位的受體細胞之內的方法及專用該方法的設備，本發明提供的轉移基因的方法可以依據火藥的配比準確地控制轟擊的速度和方法，並用專有設備可在封閉狀態下和非封閉狀態下操作，既可對離體生物細胞進行轟擊也可對原體生物細胞進行轟擊實現外源基因的導入，從而改變生物的性狀。
文檔編號C12M1/26GK1052695SQ8910933
公開日1991年7月3日 申請日期1989年12月22日 優先權日1989年12月22日
發明者姚山麟, 劉仲嵐 申請人:中國科學院生物物理研究所