一項發表於《科學報告》（Scientific Reports）的最新研究，針對貼壁細胞（adherent cells）的基因轉染技術提出創新解決方案。研究團隊開發出一種原位電穿孔（in situ electroporation）技術，能將編碼核酸（coding nucleic acids）精準遞送至細胞內，並結合基於阻抗（impedance-based）的監測系統，為細胞功能喪失（loss-of-function）或功能獲得（gain-of-function）的篩選流程提供更高效的實驗平台。
傳統的細胞轉染方法往往面臨效率低、細胞毒性高或操作繁瑣等挑戰，尤其在處理貼壁細胞時，細胞的物理狀態容易受到干擾。此次研究提出的原位電穿孔技術，旨在克服這些限制。透過在細胞生長基質上直接進行電穿孔，研究人員能夠在不改變細胞原有環境的情況下，將編碼核酸精準導入目標細胞。這種方法不僅簡化了實驗步驟，更大幅提升了核酸遞送的成功率，為後續的基因功能研究奠定了穩定的基礎。
此外，該技術的關鍵優勢在於其對細胞生理狀態的維護。由於原位電穿孔過程無需將細胞從培養皿中移除或進行大規模的化學處理，細胞能夠在更接近生理條件的環境下進行轉染。這對於研究細胞內部的基因表現調控至關重要，因為過度的物理或化學刺激往往會導致細胞壓力反應，進而干擾實驗數據的準確性。透過此項技術，科學家能更精確地觀察核酸導入後，細胞在自然狀態下的反應與變化。
整合阻抗監測提升篩選精確度
為了即時掌握細胞在轉染過程中的狀態，研究團隊整合了基於阻抗（impedance-based）的監測系統。阻抗監測技術能夠即時反映細胞的附著程度、細胞密度以及細胞膜的完整性。當編碼核酸進入細胞時，細胞膜的電學特性會發生微小變化，系統能精確捕捉這些訊號，從而判斷轉染是否成功。這種即時回饋機制，讓研究人員能夠在實驗進行的同時，即時調整參數，確保實驗數據的品質與一致性。
這種整合式的監測手段，對於大規模的基因篩選實驗尤為重要。在進行功能喪失或功能獲得的篩選時，研究人員通常需要處理大量的樣本，傳統的終點檢測方法往往耗時且難以捕捉動態過程。透過阻抗監測，研究團隊不僅能即時追蹤細胞的存活率與生長狀況，還能自動化記錄轉染後的細胞反應，大幅縮短了數據分析的時間。這種高通量且自動化的監測模式，為生物醫學研究提供了更強大的工具，有助於加速基因功能的研究進程。
基因功能篩選的未來研究展望
在基因功能研究中，區分基因的功能喪失與功能獲得是理解細胞機制的核心。功能喪失研究通常涉及基因敲除（knockout）或抑制，以觀察細胞失去特定蛋白質後的表現；而功能獲得研究則透過過度表現（overexpression）特定基因，來驗證其對細胞功能的影響。此次開發的技術平台，透過精確控制核酸遞送量，能夠靈活應用於這兩類實驗。研究顯示，該系統在處理多種貼壁細胞系時，均表現出高度的穩定性與重複性。
展望未來，這項結合原位電穿孔與阻抗監測的技術，有望在藥物篩選與疾病機制探索領域發揮關鍵作用。隨著精準醫療的需求日益增加，能夠在單細胞或小群體細胞層面進行精確基因調控與監測的技術，將成為生物科技發展的重要支柱。研究團隊表示，未來將持續優化該系統的硬體配置與數據分析演算法，以期能應用於更複雜的細胞模型，進一步推動基因治療與分子生物學領域的創新研究，為臨床應用提供更堅實的科學數據支持。
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原始資料來源: GO-AI-6號機
Date: July 29, 2026