專利名稱：一種轉(zhuǎn)移基因的方法及其轉(zhuǎn)移基因的粒子槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物遺傳工程中實現(xiàn)基因?qū)氲姆椒捌洳僮饔玫膬x器領(lǐng)域，特別是用來實現(xiàn)生物外源基因?qū)胧荏w的方法及其專用設(shè)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?qū)胫参矬w內(nèi)來實現(xiàn)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(gòu)造的“粒子槍”成功地實現(xiàn)了以生物組織細胞為受體，而無宿主范圍限止的外源基因?qū)搿５侵两裨谑袌錾蠂鴥?nèi)、外還未有商品出售，他們在實驗室做的粒子槍只報道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(shè)備，從未報道過他們粒子槍的結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)。而實際粒子槍主要指標應(yīng)是最大值的粒子射入細胞內(nèi)的同時由沖擊波等帶來對細胞的損害要降至最小，而不的調(diào)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(shè)計上技術(shù)要求也復雜，既浪費了開支又喪失了在非封閉狀態(tài)下對植物的原體原位進行粒子轟擊的優(yōu)越性。
參考文獻1、Scieme V01.244，1989，P12932、Nature V01.327，1987，P70本發(fā)明的目的在于克服上述轉(zhuǎn)移基因方法及粒子槍的缺點和不足，提供一種新的轉(zhuǎn)移基因的物理方法及專用于該方法的具有二向性、可調(diào)速的商品化轉(zhuǎn)移基因的粒子槍。這種槍可在真空狀態(tài)下對離體生物細胞進行轟擊，也可在封閉狀態(tài)下對原體原位粒子進行轟擊的功能，并可以調(diào)節(jié)進行轟擊粒子的速度，可變速度從350-460-640米/秒。
本發(fā)明提供的一種轉(zhuǎn)移生物基因的物理方法及其專用于該方法的可調(diào)速二向轉(zhuǎn)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(nèi)，從而實現(xiàn)外源基因的導入，達到改變動、植物性狀的目的，本發(fā)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(xiàn)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范圍，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(tài)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(xiàn)外源基因?qū)?，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(nèi)。
下面結(jié)合附圖
對本發(fā)明的轉(zhuǎn)移基因方法和專用于該方法的粒子槍進行說明，本發(fā)明的可調(diào)速雙向轉(zhuǎn)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(tǒng)(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(tǒng)做成一體。槍體部分是通常的手槍機構(gòu)或建筑行業(yè)用的射釘槍機構(gòu)，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(fā)明特征之一，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(nèi)緊密配合，它的作用在于當槍內(nèi)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(nèi)，這一部分也可叫做微粒子的發(fā)射部分，也就是當按下板機火藥即刻發(fā)射然后把大型塑料射彈發(fā)送到下一部分粒子轟擊系統(tǒng)內(nèi)對準受體轟擊實現(xiàn)導入基因。
第二大部分轟擊系統(tǒng)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(lián)接頭(16)螺旋相固定，金屬聯(lián)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(fā)射孔(14)，它并與過濾板(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銹鋼網(wǎng)，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(nèi)，不銹鋼網(wǎng)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，其作用是為了泄漏加速后大型射彈在槍管中形成的壓縮空氣的沖擊波，另一作用是在粒子轟擊系統(tǒng)用鋼室密封抽真空時，它們又是抽氣孔，阻擋板(13)開有孔經(jīng)φ1.2mm-0.9mm×深度0.6mm-1.0mm×錐角50°-70°的喇叭發(fā)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后的大型射彈通過，并且起到緩解射彈飛行時由于壓縮槍管中的空氣形成的沖擊波，槍管(8)是由φ20mm×長70mm鋼管做成，上面有若干橢園形出氣孔可泄漏大部分沖擊波。在進行全封閉狀態(tài)操作時，即把鋼室(17)套在槍上的密封墊圈(10)上并固定住，鋼室的內(nèi)徑?jīng)Q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(nèi)裝好要轟擊的離體動、植物樣品，樣品放在一個金屬培養(yǎng)皿中心，培養(yǎng)皿大小剛好固定在樣品室內(nèi)固定底座上，這樣以實現(xiàn)轟擊時的定位準確。然后把樣品室(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(tǒng)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(tài)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(nèi)徑大小只要與密封圈(10)剛好緊密配合為準，用卡子把它們固定住，一般采用金屬做成，它的作用是為了在操作時保護操作人員的安全并把沖擊波緩解在保護筒內(nèi)。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(chǎn)的射針槍做轉(zhuǎn)移槍的主體，轟擊速度為640米/秒，火藥彈配比為100%的通?；鹚幾龀?.35mm大小的大型射彈為φ7.8mm×長20mm的尼龍彈，用鋼做成的內(nèi)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(nèi)徑開有一個洞與φ20mm×長70mm鋼管做的槍管(11)緊密配合插入，并在槍管(11)上開有三個橢園形出氣孔(12)，槍管(11)的另一端與內(nèi)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(fā)射孔，淬火鋼做的，與聯(lián)接頭(16)相接。過濾板(15)底部固定有三層不銹鋼網(wǎng)，網(wǎng)的大小正好卡在過濾板(15)內(nèi)徑里，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，另一端在裝好樣品后用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(chǎn)的。
實施例2在半封閉狀態(tài)下操作用的粒子槍，槍體(一)、轟擊系統(tǒng)(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(xiàn)火藥速度為460米/秒。
本發(fā)明提供的一種轉(zhuǎn)移基因的物理方法簡便易行，進行轟擊粒子的速度是根據(jù)火藥彈的配比來控制實現(xiàn)的，這種方法定量準確，速度控制準確，可予先根據(jù)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，這樣避免了由于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沖擊導致細胞不必要的損失，以至于把細胞打壞。
本發(fā)明提供的專用設(shè)備轉(zhuǎn)移基因粒子槍設(shè)計合理、小巧，不需要把整個槍密封在真空系統(tǒng)中，只需在槍口上固定一個粒子轟擊系統(tǒng)，這部分滿足了在封閉狀態(tài)下進行轟擊操作，改變了已有技術(shù)不足地方，另外這部分也可以不封閉，開創(chuàng)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(shù)所不具備的，將為生物工程中實現(xiàn)各種生物的外源基因轉(zhuǎn)移技術(shù)提供了極為有力的工具。
權(quán)利要求
1.一種采用粒子槍轟擊轉(zhuǎn)移基因的方法，其特征在于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(fā)射轟擊把帶有外源基因的微粒子加速到受體之內(nèi)，其轟擊速度由火藥配比決定關(guān)系采用640米/秒轟擊速度用φ6.35mm火藥彈內(nèi)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(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)移基因的方法，其特征在于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(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)移基因的方法，其特征在于所說的微鎢粒子的直徑范圍從0.6μm-4μm幾個量度。
4.按權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)移基因的方法，其特征在于所說的大型射彈可以是一般塑料可以是尼龍做成。
5.一種專用于權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)移基因的方法的轉(zhuǎn)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，其特征在于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(lián)，用淬火鋼板做的阻擋板(13)中央有一個喇叭型發(fā)射孔(14)，它與聯(lián)接頭(16)螺旋固定，另一端與帶若干層的不銹鋼網(wǎng)過濾板(15)螺旋相接，火藥彈(5)裝在槍管(8)內(nèi)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，然后把金屬消音保護筒(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(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)移基因的粒子槍，其特征在于所說的金屬消音保護筒(20)可以是鋁、鋁合金。
7.按權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)移基因的粒子槍，其特征在于所說的帶不銹鋼網(wǎng)的過濾板(15)至少含有二層以上的不銹鋼網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物遺傳工程中實現(xiàn)導入動、植物細胞內(nèi)的方法及其操作用的儀器領(lǐng)域，特別是用來實現(xiàn)生物的外源基因?qū)腚x體和原體原位的受體細胞之內(nèi)的方法及專用該方法的設(shè)備，本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)移基因的方法可以依據(jù)火藥的配比準確地控制轟擊的速度和方法，并用專有設(shè)備可在封閉狀態(tài)下和非封閉狀態(tài)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(xiàn)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(yōu)先權(quán)日1989年12月22日
發(fā)明者姚山麟, 劉仲嵐 申請人:中國科學院生物物理研究所