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藥物研發往往需要巨額的投入，為推進一種新藥，需要花費非常長的時間。不過，隨著科學與技術的不斷發展，制藥行業已經發生了歷史性的變革，整個醫藥工業正在大步邁入創新藥的時代。近些年在技術的突破之下，研發創新的步伐大大加快，未來行業發展的空間不斷拓寬。
圖片來源：Roche
在創新藥研發的快車道上，高效研發工具已成為趨勢，高通量研究為新藥研發提供了更清晰的探索。結合各種新型基因研究方法的384孔高通量電轉染平臺就是近年來加速新藥開發和疾病機理研究的其中一種高效研發工具的代表。下文分享了Lonza 384-well Nucleofector™ 在制藥*葛蘭素史克（GSK）的應用案例，以及這款電轉儀在近期多種應用中的文獻科研風采。
全基因組陣列CRISPR-Cas9篩選
高效了解疾病機理，加快新藥開發
GSK應用案例
尋找新穎、經驗證和可成藥的靶點是當前藥物發現的挑戰之一。全基因組功能喪失篩選（Genome-wide Loss-of-Function Screening）是發現生物過程相關基因和途徑的一種成熟而有力的方法。
基因組CRISPR篩選可用于確定參與特定疾病發生發展的途徑，以及途徑相關的特定基因，從而發現潛在的藥物靶點，開發許多候選基因。高通量篩選有望改變當前醫學領域的主要方式，從治療疾病癥狀轉向瞄準其基本機制。
為增強該領域的實力，2019年，GSK公司與加州大學的一項合作得到了業界的廣泛關注。GSK與CRISPR技術Jennifer Doudna教授，以及CRISPR篩選技術——加州大學舊金山分校的Jonathan Weissman教授創建了基因組研究實驗室（LGR）。旨在通過使用RNAi和CRISPR/Cas9全基因組篩選探索基因組功能，了解疾病機制，發現新的療法，加快新藥開發。
在SLAS2020會議與展覽上，GSK分享了“在T細胞中進行陣列CRISPR-Cas9基因編輯篩選的384孔工作流程"的研發經驗。
圖片來源：SLAS2020
GSK使用CRISPR-Cas9在原代CD4+ T細胞中開發了一種高效的陣列基因組編輯篩選，用于確定細胞因子釋放相關的基因。在基因組編輯之前，先對T細胞進行分離、純化和擴增。隨后，利用Lonza 384-well Nucleofector™遞送由向導RNA（gRNA）、反式激活CRISPR RNA（tracrRNA）和Cas9酶組成的RNP復合物。在靜息和激活狀態下，對編輯后的細胞進行下游的多細胞因子釋放和細胞活力檢測。
基于這一用于T細胞篩選的小型、穩健的高通量電轉染方案和分析，GSK成功解決了原代T細胞的轉染難題，并展示了全基因組陣列CRISPR-Cas9篩選在原代細胞轉染中的潛力。
Lonza 384-well Nucleofector™電轉染平臺提供384孔板的高通量轉染，短至1分鐘的板處理時間和高重復性使其成為篩選應用的理想工具。同時可高效轉染傳統方法難以轉染的原代細胞、干細胞、神經元和細胞系，基因治療、免疫治療、細胞治療等療法的開發，為廣泛疾病領域帶來了新的機遇。
賦能高通量CRISPR篩選，用于疫情研究
疫情肆虐至今，已經給全球人類健康帶來重大威脅。雖然國內疫情局勢得以控制但卻時有反復。為破譯病毒、了解如何與病毒斗爭，傳染病的藥物開發和致病機制的研究工作一直在進行著。對于爭分奪秒的突發公共衛生事件，高效、快速的研究工具起到十分關鍵的作用。
加州大學舊金山分校的研究團隊使用Lonza 384-well Nucleofector™ 來進行陣列CRISPR篩選，以識別增強或抑制感染的宿主蛋白。
該研究通過Lonza 384-well Nucleofector™ 遞送RNP，敲除Caco-2細胞的相關基因，再對野生型和基因編輯后的Caco-2感染0.01 MOI的SARS-CoV-2。經分析，終確定的宿主蛋白（Tom70等）代表了潛在的藥物靶點，為進一步開發新的治療方法，以及現有療法的重新利用（repurpose）打下了重要基礎。該研究于2020年12月發表于Science雜志。
在近期發表的另一項研究中，巴斯德研究所的研究團隊同樣應用到了Lonza 384-well Nucleofector™ 系統進行高通量的CRISPR/Cas9篩選，評估了1905個ISG（IFN stimulated genes）在人肺上皮細胞中調節SARS-Cov-2復制的能力。
基于此，研究人員確定了一種限制SARS-CoV-2復制的抗病毒因子DAXX（death domain-associated protein，死亡結構域相關蛋白），為疫情研究帶來了新思路。該研究于2021年5月發布在預印本bioRxiv平臺上。
助力siRNA篩選靶點，開發腦瘤候選藥物
自2020年CRISPR技術摘下諾獎桂冠以來，該領域的熱度不斷攀升；不過siRNA篩選仍是當前使用為廣泛的基因篩選方法。
丹麥癌癥協會研究中心的研究人員基于Lonza 384-well Nucleofector™ 系統進行了高通量siRNA文庫篩選，采用的siRNA庫包含296個基因靶點，陽性對照（INCENP9）和陰性對照(siRNA的加擾對照)，每個基因設計了3個independent siRNA。
基于此，研究人員發現了膠質母細胞瘤的潛在靶點——SPT6，并證實了SPT6丟失誘導的DNA雙鏈斷裂（DSB）是膠質母細胞瘤特異性的。該研究于2020年9月發布在Nature Communications上。
解決原代細胞轉染難題，揭示特發性肺纖維化治療策略
除了高通量的基因篩選外，Lonza 384-well Nucleofector™ 系統對于難轉染的細胞（例如原代細胞），還有著更多優勢。
區別于細胞系，原代細胞具有正常細胞的形態，可更真實體現出細胞在生物體內的功能。然而原代細胞較難轉染，如果使用脂質體或傳統電轉，轉染效率往往較低。病毒轉染也存在一些挑戰，比如耗時長、包裝尺寸有限、生物安全問題等。而Lonza 384-well Nucleofector™ 系統可以對不分裂的原代細胞進行高效的轉染。
阿斯利康的科學家們采用了原代細胞Lonza IPF肺成纖維細胞，探索了IPF的關鍵疾病驅動機制。研究中，Lonza 384-well Nucleofector™ 系統成功對原代健康人類肺成纖維細胞的第2代細胞進行了CRISPR-Cas9 RNP電穿孔。
研究結果證明了PPP1R15A在調節肺間充質細胞中的主要作用，并且提示了特發性肺纖維化的一種新治療策略。該研究于2021年11月3日在scientific reports上發表。
多質粒的高通量電穿孔，優化CRISPR堿基編輯
CRISPR堿基編輯技術是設計細菌基因組的一種強有力的方法，不過，它的編輯制于單核苷酸替換，這是該技術的一大瓶頸。
上海交通大學長聘教軌副教授童垚俊團隊開發了一種基于CRISPR-Prime編輯技術的通用（鏈斷裂）原核生物遺傳操作工具箱，通過Lonza 384-well Nucleofector™ 系統進行高通量的多質粒電穿孔，實現了大腸桿菌的質粒和染色體的基因敲除、敲入、敲低、單堿基替換和組合編輯。該研究于2021年9月發表于Nature Communications。
Lonza 384-well Nucleofector™
技術優勢
2021年是NucleofectorTM技術誕生20周年，這是一種被引用超過10,000次的非病毒細胞轉染方法。自開發以來的20年里，NucleofectorTM技術作為有效的非病毒細胞轉染方法推動市場，且推動了流行病學、腫瘤免疫等領域的研究。
Nucleofector™技術是Lonza公司的創新技術，是一種改進的電穿孔技術。對于轉染方法而言，兼顧轉染效率、細胞活力、維持細胞的功能性、以及處理規模和速度尤為重要。
Lonza 384-well Nucleofector™技術
具有以下顯著優點
快速 - 在一分鐘內處理一個384孔板，轉盤能夠處理兩個板；
高性能兼顧低材料消耗 - 高通量核轉染的細胞數量條件低至2x104個細胞；
易于使用 - 現有的96孔ShuttleTM方案適用；
自動化兼容 - 無縫整合到自動化液體處理環境中；
可用于陣列cDNA、RNAi或CRISPR文庫篩選
