x细胞递送平台Gateway™系统的组成、原理及应用案例分享
2025-10-23 来源:本站 点击次数:63
由美国Portal公司开发的创新型递送平台Gateway™系统，基于先进的机械挤压穿孔技术，不仅在造血干细胞的工程化改造中表现出色，还能高效递送多种RNA类载荷（包括mRNA、siRNA、saRNA等）。该系统在原代免疫细胞及干细胞的多重递送中展现出低毒性、高存活率与广谱细胞兼容性的优势，大幅简化了细胞工程改造流程。
Gateway™：模块化设计实现精准高效递送
Gateway™系统由两部分组成：主机控制单元采用紧凑型台式设计，可精确控制输送参数，且能轻松置于生物安全柜内操作；MicroBooster™则是针对不同细胞类型优化设计的递送芯片，具备特定孔径结构，确保各类细胞均能实现更高效率的外源载荷处理。
混合：将细胞与目标载荷（如 mRNA、RNP等）共同悬浮于溶液中；
挤压：使细胞快速通过 Portal特殊设计的微流控芯片通道（孔径约为细胞直径的70%）；
进入：细胞在物理挤压下发生瞬时形变，形成可自我修复的孔隙，周围目标分子顺势进入细胞质；
恢复：细胞膜迅速修复，细胞恢复完整状态。
整个过程快速、温和，无需化学试剂或病毒载体，也避免了电击对细胞造成的应激与损伤。
实验数据验证：高效递送与功能实现
1. 高效递送mRNA至多种免疫细胞
使用Gateway™系统向人类外周血单个核细胞 (PBMCs)递送GFP mRNA 20小时后，流式细胞术检测显示细胞活性良好，且在T细胞、B细胞、NK细胞和单核细胞中均检测到广泛GFP表达。
2. 人类诱导多能干细胞（iPSCs）中mRNA的高效表达
递送GFP mRNA至人iPSCs 20小时后，通过荧光显微镜与流式细胞术均观察到强GFP信号，细胞状态保持稳定。
3. CD34+细胞中的基因敲低
递送B2M siRNA至人类CD34+造血干细胞40小时后，流式细胞术显示B2M表达显著下降，同时细胞存活率维持较高水平。
4. 初始T细胞中的高效多重递送
从外周血单个核细胞中分离出初始T细胞，将GFP mRNA、荧光标记的葡聚糖聚合物和β2微球蛋白（B2M）CRISPR RNPs等多重载体递送至初始T细胞。40小时后，使用流式细胞术评估mRNA和B2M蛋白的表达，证实该系统支持高效多重递送。
5. CAR-T功能验证
将CD19嵌合抗原受体（CAR）mRNA递送至活化的T细胞中。转染20小时后，采用流式细胞术检测CD19 CAR的表达水平。随后，将高表达CAR的T细胞与Raji细胞共培养，通过Cytotox96法检测LDH释放量，以评估CAR-T细胞的效应功能。
客户应用案例
案例一：细胞重编程——驱动iPSC向神经元分化
研究人员使用Gateway™系统将Ascl1 saRNA及神经元5种转录因子（FoxA2, Lmx1a, Nurr1, Pitx3, EN1)）的mRNA递送至诱导多能干细胞（iPSCs）。14天后，细胞成功表达多巴胺能神经元标志物酪氨酸羟化酶（TH）和成熟神经元标志物MAP2（绿色箭头所示），展现出神经元分化潜力。
案例二：减少预处理需求——增强HSC存活与归巢能力
研究人员使用Gateway™系统将GFP或BCL-2（G101V）mRNA递送至CD34+ HSC（造血干细胞），并移植至NSG小鼠。结果显示，突变BCL2能够抵抗Venetoclax诱导的凋亡，显著提升HSC存活与骨髓归巢效率。
案例三：增强免疫细胞功能——改善T细胞表型与细胞毒性
研究人员使用Gateway™系统将膜结合型IL-2/12 mRNA递送至T细胞，并移植至小鼠模型。5天后血液检测表明，mbIL-2/12 T细胞比例显著增加，证实其在改善T细胞记忆表型和增强细胞毒性方面具有潜力。
Gateway™系统技术优势
强大的核酸递送能力：支持mRNA、siRNA、saRNA、DNA、RNP复合物等多种核酸类载荷，并可实现多重递送；
广泛的细胞兼容性：覆盖难转染的原代免疫细胞（T、B、NK、单核细胞）及干细胞（iPSC、CD34+ HSC）；
优异的细胞活性维持：低毒性、高存活率，保障细胞功能完整性;
便捷的流程整合：可无缝嵌入现有细胞生产流程，便于临床及产业推广。
未来展望
作为面向新一代细胞疗法的先进技术，Gateway™系统在细胞治疗、生物制造、再生医学、诊断与分析以及高通量筛选等领域展现出巨大潜力。其在提升递送效率、保障细胞活性及多重载荷兼容性方面的优势，使其成为推动临床转化与产业化的关键工具，为未来精准医疗与规模化细胞工程提供坚实支撑。
Gateway™：模块化设计实现精准高效递送
Gateway™系统由两部分组成：主机控制单元采用紧凑型台式设计，可精确控制输送参数，且能轻松置于生物安全柜内操作；MicroBooster™则是针对不同细胞类型优化设计的递送芯片，具备特定孔径结构，确保各类细胞均能实现更高效率的外源载荷处理。
图1. Portal机械挤压穿孔技术工作原理
混合：将细胞与目标载荷（如 mRNA、RNP等）共同悬浮于溶液中；
挤压：使细胞快速通过 Portal特殊设计的微流控芯片通道（孔径约为细胞直径的70%）；
进入：细胞在物理挤压下发生瞬时形变，形成可自我修复的孔隙，周围目标分子顺势进入细胞质；
恢复：细胞膜迅速修复，细胞恢复完整状态。
整个过程快速、温和，无需化学试剂或病毒载体，也避免了电击对细胞造成的应激与损伤。
实验数据验证：高效递送与功能实现
1. 高效递送mRNA至多种免疫细胞
使用Gateway™系统向人类外周血单个核细胞 (PBMCs)递送GFP mRNA 20小时后，流式细胞术检测显示细胞活性良好，且在T细胞、B细胞、NK细胞和单核细胞中均检测到广泛GFP表达。
2. 人类诱导多能干细胞（iPSCs）中mRNA的高效表达
递送GFP mRNA至人iPSCs 20小时后，通过荧光显微镜与流式细胞术均观察到强GFP信号，细胞状态保持稳定。
3. CD34+细胞中的基因敲低
递送B2M siRNA至人类CD34+造血干细胞40小时后，流式细胞术显示B2M表达显著下降，同时细胞存活率维持较高水平。
4. 初始T细胞中的高效多重递送
从外周血单个核细胞中分离出初始T细胞，将GFP mRNA、荧光标记的葡聚糖聚合物和β2微球蛋白（B2M）CRISPR RNPs等多重载体递送至初始T细胞。40小时后，使用流式细胞术评估mRNA和B2M蛋白的表达，证实该系统支持高效多重递送。
5. CAR-T功能验证
将CD19嵌合抗原受体（CAR）mRNA递送至活化的T细胞中。转染20小时后，采用流式细胞术检测CD19 CAR的表达水平。随后，将高表达CAR的T细胞与Raji细胞共培养，通过Cytotox96法检测LDH释放量，以评估CAR-T细胞的效应功能。
客户应用案例
案例一：细胞重编程——驱动iPSC向神经元分化
研究人员使用Gateway™系统将Ascl1 saRNA及神经元5种转录因子（FoxA2, Lmx1a, Nurr1, Pitx3, EN1)）的mRNA递送至诱导多能干细胞（iPSCs）。14天后，细胞成功表达多巴胺能神经元标志物酪氨酸羟化酶（TH）和成熟神经元标志物MAP2（绿色箭头所示），展现出神经元分化潜力。
案例二：减少预处理需求——增强HSC存活与归巢能力
研究人员使用Gateway™系统将GFP或BCL-2（G101V）mRNA递送至CD34+ HSC（造血干细胞），并移植至NSG小鼠。结果显示，突变BCL2能够抵抗Venetoclax诱导的凋亡，显著提升HSC存活与骨髓归巢效率。
案例三：增强免疫细胞功能——改善T细胞表型与细胞毒性
研究人员使用Gateway™系统将膜结合型IL-2/12 mRNA递送至T细胞，并移植至小鼠模型。5天后血液检测表明，mbIL-2/12 T细胞比例显著增加，证实其在改善T细胞记忆表型和增强细胞毒性方面具有潜力。
Gateway™系统技术优势
强大的核酸递送能力：支持mRNA、siRNA、saRNA、DNA、RNP复合物等多种核酸类载荷，并可实现多重递送；
广泛的细胞兼容性：覆盖难转染的原代免疫细胞（T、B、NK、单核细胞）及干细胞（iPSC、CD34+ HSC）；
优异的细胞活性维持：低毒性、高存活率，保障细胞功能完整性;
便捷的流程整合：可无缝嵌入现有细胞生产流程，便于临床及产业推广。
未来展望
作为面向新一代细胞疗法的先进技术，Gateway™系统在细胞治疗、生物制造、再生医学、诊断与分析以及高通量筛选等领域展现出巨大潜力。其在提升递送效率、保障细胞活性及多重载荷兼容性方面的优势，使其成为推动临床转化与产业化的关键工具，为未来精准医疗与规模化细胞工程提供坚实支撑。
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