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DE19945441A1 - Introducing nucleic acids, proteins or peptides into eukaryotic cells comprises exposure to ultrasound or gravitational forces in the presence of an adjuvant comprising calcium and phosphate - Google Patents

Introducing nucleic acids, proteins or peptides into eukaryotic cells comprises exposure to ultrasound or gravitational forces in the presence of an adjuvant comprising calcium and phosphate

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DE19945441A1
DE19945441A1 DE1999145441 DE19945441A DE19945441A1 DE 19945441 A1 DE19945441 A1 DE 19945441A1 DE 1999145441 DE1999145441 DE 1999145441 DE 19945441 A DE19945441 A DE 19945441A DE 19945441 A1 DE19945441 A1 DE 19945441A1
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DE
Germany
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cells
precipitate
proteins
phosphate
peptides
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Application number
DE1999145441
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German (de)
Inventor
Wolfgang Kroemer
Georg Orberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ARIMEDES BIOTECHNOLOGY GmbH
Original Assignee
ARIMEDES BIOTECHNOLOGY GmbH
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Abstract

Process (A) for introducing nucleic acids, proteins or peptides into eukaryotic cells comprises mixing the cells in suspension with a transfection agent (I) comprising the desired nucleic acid, protein or peptide and an adjuvant comprising calcium and phosphate and exposing the mixture to ultrasound or gravitational forces. Independent claims are also included for the following: (1) transfected cells obtainable by process (A); (2) a process (B) for preparing an adjuvant for (I), comprising: (a) mixing a solution containing calcium ions with a solution containing phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate or phosphoric acid and optionally chloride, fluoride or hydroxide ions; (b) incubating the mixture to form a precipitate comprising calcium and phosphate; (c) separating the precipitate and discarding the supernatant; and (d) optionally resuspending the precipitate; (3) a process (C) for preparing (I), comprising performing steps (a)-(c) of process (B) and either: (i) resuspending the precipitate in a solution of the desired nucleic acid, protein or peptide and optionally separating and discarding the precipitate; or (ii) resuspending the precipitate, mixing the suspension with a solution of the desired nucleic acid, protein or peptide and optionally separating and discarding the precipitate; (4) an adjuvant prepared by process (B) or a transfection agent prepared by process (C); (5) apparatus for introducing nucleic acids, proteins or peptides into eukaryotic cells, comprising: (a) a sonicating chamber with an ultrasound source, an inlet and an outlet; and (b) a reservoir that is connected to the inlet and optionally contains a mixture of eukaryotic cells and (I).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen in eukaryontische Zellen, zu diesem Zweck einsetzbare Zusatzstoffe und Transfektionsagentien, sowie Vorrichtungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren.The present invention relates, inter alia, to methods for introducing Nucleic acids and proteins in eukaryotic cells, usable for this purpose Additives and transfection agents, as well as devices for carrying out the method according to the invention.

Im Stand der Technik wurden verschiedene Verfahren zur Transfektion von eukaryontischen Zellen beschrieben. Einige dieser Verfahren machen sich die Einwirkung bestimmter Zusatzstoffe zunutze, die die einzuführende Nukleinsäure oder das einzuführende Protein binden bzw. enthalten.Various methods for the transfection of eukaryotic cells. Some of these procedures affect you certain additives that the nucleic acid to be introduced or the bind or contain protein to be introduced.

Ein bekanntes Transfektionsverfahren ist die Calciumphosphat-Kopräzipitation (siehe z. B. Graham und von der Eb, Virology 52 (1973), 456-467). Es basiert auf der gemeinsamen Fällung von Nukleinsäure und Calciumphosphat, z. B. durch Zugabe eines Überschusses an Ca2+ Ionen zu einer DNA und Phosphat enthaltenden Lösung. Anschließend wird dann der kopräzipitierte Bodenkörper, der DNA und Calciumphosphat enthält, zur Transfektion eukaryontischer Zellen verwendet.A known transfection method is calcium phosphate coprecipitation (see, for example, Graham and von der Eb, Virology 52 (1973), 456-467). It is based on the co-precipitation of nucleic acid and calcium phosphate, e.g. B. by adding an excess of Ca 2+ ions to a solution containing DNA and phosphate. The coprecipitated soil body, which contains DNA and calcium phosphate, is then used for the transfection of eukaryotic cells.

Kopräzipitation mit Calciumphosphat wurde auch verwendet, um Proteine in Zellen einzuführen. So beschreiben Howcroft et al. die Einführung von β-Galactosidase in Hela-, COS-7- und CHP-126-Zellen mittels einer Calciumphosphat-Kopräzipitationsmethode (Anal. Biochem. 244 (1997), 22-27).Coprecipitation with calcium phosphate has also been used to make proteins in cells introduce. Howcroft et al. the introduction of β-galactosidase in hela-, COS-7 and CHP-126 cells using a calcium phosphate coprecipitation method (Anal. Biochem. 244 (1997), 22-27).

Die Calciumphosphat-Kopräzipitationsmethode ist zwar ein relativ kostengünstiges Verfahren, weist jedoch die Nachteile auf, daß ihre Reproduzierbarkeit gering ist und keine Möglichkeit des "Upscaling", also der Maßstabsvergrößerung, besteht. The calcium phosphate coprecipitation method is a relatively inexpensive one The method, however, has the disadvantages that its reproducibility is low and none Possibility of "upscaling", that is, to enlarge the scale.  

Bei der Calciumphosphat-Kopräzipitationsmethode muß ferner das nach diesem Verfahren erhaltene Transfektionsagens für jeden neuen Ansatz erneut hergestellt werden, da es einer raschen "Alterung" unterliegt, die die Transfektion nachteilig beeinflußt. Dies ist auch insofern nachteilig, als die Bildung von für die Transfektion optimalen Nukleinsäure- Calciumphosphat-Kopräzipitaten von vielerlei mitunter schwierig zu kontrollierenden Faktoren abhängt, so daß die Transfektionseffizienz bei separaten Ansätzen mitunter deutlich unterschiedlich ausfällt, da jede neu hergestellte Transfektionslösung andere Molekülspezies bzw. -aggregate enthält.In the calcium phosphate coprecipitation method, this must also be done according to this method obtained transfection agent for each new approach, since it is one undergoes rapid "aging" which adversely affects transfection. It is also disadvantageous in that the formation of optimal nucleic acid for transfection Calcium phosphate coprecipitates of many, sometimes difficult to control Factors depends, so that the transfection efficiency sometimes with separate approaches turns out to be significantly different, as each newly manufactured transfection solution is different Contains molecular species or aggregates.

Weitere bekannte Verfahren zur Einführung von Nukleinsäuren in Zellen umfassen die Verwendung von Zusatzstoffen wie DEAE-Dextran und Poly-L-Lysin. Diese Transfektionsverfahren werden z. B. bei Ehrlich et al. (Biochim. Biophys. Acta 454 (1976), 397-409) vergleichend beschrieben.Other known methods for introducing nucleic acids into cells include Use of additives such as DEAE-dextran and poly-L-lysine. This Transfection procedures are e.g. B. Ehrlich et al. (Biochim. Biophys. Acta 454 (1976), 397-409).

Als die Transfektion fördernde Zusatzstoffe wurden auch liposomenbildende Agentien verwendet (siehe z. B. Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 (1987), 7413-7417; Gao und Huang, Biochem. Biophys. Res. Commun. 179 (1991), 280-285). Es wird derzeit angenommen, daß die Liposomen an die DNA binden, diese Komplexe anschließend mit der Zellmembran interagieren und die DNA schließlich durch einen unbekannten Mechanismus in die Zelle eintreten kann.Liposome-forming agents have also been used as transfection-promoting additives used (see, e.g., Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 (1987), 7413-7417; Gao and Huang, Biochem. Biophys. Res. Commun. 179: 280-285 (1991). It is currently assumed that the liposomes bind to the DNA, then these complexes with the cell membrane interact and the DNA eventually through an unknown Mechanism can enter the cell.

Als die Transfektion fördernder Zusatzstoff wurden auch synthetische aktivierte Dendrimere verwendet, die unter dem Markennamen SuperFect™ im Handel erhältlich sind (Qiagen).Synthetic activated have also been used as a transfection-promoting additive Dendrimers used which are commercially available under the SuperFect ™ brand name are (Qiagen).

Weiterhin wird bei Appel et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85 (1988), 7670-7674) exogene Plasmid-DNA unter Verwendung von Serpentinasbestfasern als Trägermaterial in COS-7-Zellen von Affen eingeführt.Furthermore, Appel et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85 (1988), 7670-7674) exogenous plasmid DNA using serpentine asbestos fibers as carrier material in Introduced monkey COS-7 cells.

Andererseits wurden im Stand der Technik Transfektionsverfahren beschrieben, die die temporäre Perforation der Zellen - und damit die Aufnahme des gewünschten Stoffes - unter Zuhilfenahme physikalischer, insbesondere mechanischer, elektrischer oder akustischer Mittel erreichen. So wird z. B. bei Bao et al. (Ultrasound in Med. & Biol. 23 (1997), 953-959) ein Reporter-Plasmid durch Ultraschalleinwirkung in CHO-Zellen (Ovarzellen des chinesischen Hamsters) eingeführt, und anschließend das vom Plasmid kodierte Protein (Luziferase) in den transfizierten Zellen exprimiert.On the other hand, transfection methods have been described in the prior art which the temporary perforation of the cells - and thus the absorption of the desired substance - with the help of physical, especially mechanical, electrical or reach acoustic means. So z. B. Bao et al. (Ultrasound in Med. & Biol. 23 (1997), 953-959) a reporter plasmid by exposure to ultrasound in CHO cells  (Chinese hamster ovary cells), and then that of the plasmid encoded protein (luciferase) expressed in the transfected cells.

Ultraschall wurde auch von Fechheimer et al. zum Einbringen einer makromolekularen chemischen pH-Sonde, in diesem Falle Fluoreszein-markiertes Dextran, in Zellen von Amöben verwendet (Eur. J. Cell Biol. 40 (1986), 242-247).Ultrasound was also developed by Fechheimer et al. to introduce a macromolecular chemical pH probe, in this case fluorescein-labeled dextran, in cells of Amoeba used (Eur. J. Cell Biol. 40 (1986) 242-247).

Kim et al. beschreiben die Verwendung verschiedener Ultraschallexpositionszeiten und deren Auswirkung auf die Transfektionseffizienz in Säugerzellen (Human Gene Therapy 7 (1996), 1339-1346). Generell ist festzustellen, daß die auf Ultraschall basierenden Transfektionsverfahren keine hohe Transfektionseffizienz ermöglichen, d. h. das die Ausbeute an transfizierten Zellen bei diesen Verfahren gering ist.Kim et al. describe the use of different ultrasound exposure times and their effect on transfection efficiency in mammalian cells (Human Gene Therapy 7 (1996), 1339-1346). Generally it can be stated that the ultrasound based Transfection methods do not allow high transfection efficiency, d. H. the the The yield of transfected cells in these methods is low.

Als weiteres mechanisches Verfahren, um die Aufnahme von Makromolekülen in Zellen zu ermöglichen, wird in der US-PS 5,658,892 die Verwendung lasergenerierter Druckimpulse zur temporären Permeabilisierung von Zellen beschrieben. Bei dieser Technik werden Laserpulse auf ein absorbierendes Material gerichtet, so daß die entstehende Absorptionswärme eine Expansion des umgebenden Mediums und damit einen Druckimpuls erzeugt, der auf die Zelle einwirkt und diese transient permeabilisiert.As another mechanical process to increase the uptake of macromolecules in cells enable the use of laser-generated pressure pulses in US Pat. No. 5,658,892 for the temporary permeabilization of cells. With this technique Laser pulses aimed at an absorbent material so that the resulting Absorption heat an expansion of the surrounding medium and thus a Generates a pressure pulse that acts on the cell and permeabilizes it transiently.

Verschiedene mechanische Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren in Zellen und Organe, die auf kurzzeitigen Druckerhöhungen basieren, sind aus der US-PS 5,766,901 bekannt.Various mechanical methods for introducing nucleic acids into cells and Organs that are based on brief pressure increases are from US Pat. No. 5,766,901 known.

Ein weiteres mechanisches Verfahren beschreiben Clarke und McNeill, die Scherkräfte zum Einbringen von fluoreszenzmarkiertem Dextran in Zellen verwenden (J. Cell Sci. 102 (1992), 533-541). Die Scherkräfte werden dabei durch Passage der Zellsuspension durch eine Hohlnadel oder eine ähnliche Vorrichtung erzeugt, was zu einer kurzzeitigen reversiblen Verletzung der Zellmembran und anschließender Aufnahme des zu transfizierenden Materials führt.Another mechanical process is described by Clarke and McNeill, the shear forces use for introducing fluorescently labeled dextran into cells (J. Cell Sci. 102 (1992), 533-541). The shear forces are passed through the cell suspension generates a hollow needle or similar device, resulting in a short-term reversible injury to the cell membrane and subsequent uptake of the transfecting material leads.

Im Zusammenhang mit der therapeutischen Verabreichung von Substanzen wurde die Verwendung gasgefüllter Mikrosphären, z. B. Liposomen, beschrieben (US-PS 5,770,222). Dabei werden Nukleinsäuren oder andere in den Mikrosphären enthaltene therapeutisch wirksame Substanzen im Zielgewebe des Patienten durch Ultraschallbehandlung freigesetzt.In connection with the therapeutic administration of substances, the Use of gas-filled microspheres, e.g. B. Liposomes described (U.S. Patent 5,770,222). Thereby nucleic acids or other contained in the microspheres become therapeutic  effective substances in the patient's target tissue through ultrasound treatment released.

Bei der Entwicklung neuer und/oder verbesserter pharmazeutischer Wirkstoffe, z. B. auf rekombinantem Wege hergestellter Proteine oder Peptide, stehen dem Fachmann verschiedene Vorgehensweisen zur Verfügung, um die für eine aussagekräftige Wirkungsanalyse, z. B. Versuche in vivo, benötigte Menge des gewünschten Stoffes bereitzustellen. Eine Möglichkeit besteht in der Entwicklung transgener Organismen bzw. Tiere, die den durch die eingeführte Nukleinsäure kodierten Wirkstoff in entsprechend großen Mengen exprimieren. Als weitere Möglichkeit kommt die Herstellung stabiler rekombinanter Zellinien in Betracht (z. B. Säugerzellinien, die dem humanen Vorbild sehr ähnliche Glykoproteine erzeugen können). Beide Vorgehensweisen sind jedoch mit hohem Arbeits- und Zeitaufwand verbunden, wobei zudem keine Gewißheit besteht, ob am Ende ein geeigneter transgener Organismus bzw. eine stabile Zellinie erhalten wird.When developing new and / or improved active pharmaceutical ingredients, e.g. B. on proteins or peptides produced by recombinant methods are known to the person skilled in the art Different approaches are available to make the most of a meaningful one Impact analysis, e.g. B. Experiments in vivo, required amount of the desired substance to provide. One possibility is the development of transgenic organisms or Animals containing the active substance encoded by the nucleic acid introduced in accordingly express large quantities. Another possibility is the production more stable recombinant cell lines (e.g. mammalian cell lines very similar to the human model can produce similar glycoproteins). However, both approaches are high Work and time involved, and there is no certainty whether in the end a suitable transgenic organism or a stable cell line is obtained.

Darüber hinaus können bestimmte Nukleinsäuresequenzen in Säugerzellkulturen oder in transgenen Organismen nur unter großen Schwierigkeiten oder gar nicht permanent exprimiert werden. Ebenso können auch bestimmte Proteine oder Peptide nur für kurze Zeit in Zellen eingeführt werden, ohne daß die Zellen geschädigt werden oder absterben. Dies rührt unter anderem daher, daß die exprimierten bzw. eingeführten Proteine oder Peptide für die Zellen mitunter toxisch sind, wie es z. B. bei Proteasen, Nukleasen, Lipasen oder Porenbildnern und ebenso bei Membranproteinen bzw. hydrophoben Proteinen der Fall sein kann.In addition, certain nucleic acid sequences in mammalian cell cultures or in transgenic organisms only with great difficulty or not at all permanently be expressed. Likewise, certain proteins or peptides can only be used for a short time are introduced into cells without the cells being damaged or dying. This stems among other things from the fact that the expressed or introduced proteins or peptides are sometimes toxic to the cells, as z. B. in proteases, nucleases, lipases or Pore formers and also the case with membrane proteins or hydrophobic proteins can.

Andererseits besteht bei der transienten Expression, bei der nicht auf stabile Integration in das Genom der transfizierten Zellen selektioniert wird, wie auch beim Einbringen von Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen, das Problem der mit den bekannten Transfektionsverfahren zu erzielenden relativ geringen Möglichkeiten, das Verfahren im größeren Maßstab durchzuführen, um beispielsweise in einem kurzen Zeitraum größere Mengen an Protein zu erhalten. Auch die durch Verwendung bekannter transfektionsfördernder Zusatzstoffe, z. B. Calciumphosphat, verursachten unerwünschten toxischen Nebeneffekte, etwa das frühzeitige Absterben der Zellen unmittelbar bei oder kurz nach der Transfektion, sowie die mangelnde Reproduzierbarkeit des jeweiligen Transfektionsansatzes, wirken sich in diesem Zusammenhang nachteilig aus. Schließlich sind die bei vielen vorbekannten Verfahren benötigten Mengen an zusätzlichen Reagenzien, wie z. B. kommerziell erhältliche Transfektionsreagenzien bzw. Zusatzstoffe, relativ teuer, was das bereits erwähnte "Upscaling" oder gar den großtechnischen Einsatz äußerst unwirtschaftlich macht.On the other hand, in the case of transient expression, where there is no stable integration in the genome of the transfected cells is selected, as when introducing Proteins or peptides in eukaryotic cells, the problem of using the known Transfection methods to achieve relatively few possibilities, the method in perform larger scale, for example, in a short period of time larger Obtain amounts of protein. Also known by using transfection-promoting additives, e.g. B. calcium phosphate, caused undesirable toxic side effects, such as the premature death of the cells immediately at or shortly after the transfection, as well as the lack of reproducibility of the respective Transfection approach, have a negative impact in this context. Finally  are the amounts of additional reagents required in many previously known processes, such as B. commercially available transfection reagents or additives, relatively expensive, what the already mentioned "upscaling" or even the large-scale use extremely makes it uneconomical.

Will der Fachmann die Eigenschaften eines bestimmten von ihm rekombinant hergestellten bzw. isolierten Proteins oder Peptids untersuchen, so ist es häufig wünschenswert, Antikörper gegen dieses Protein oder Peptid zu erzeugen, oder seine Wirkung auf das Organsystem eines Tieres zu ermitteln. Diese Schritte werden erleichtert, wenn eine ausreichende Menge an Protein innerhalb kürzester Zeit zur Verfügung steht, so daß nach entsprechenden Tests unmittelbar entschieden werden kann, ob für das betreffende Protein der Aufwand einer Weiterentwicklung, einhergehend z. B. mit der Etablierung permanent exprimierender Zellinien oder transgener Organismen, lohnend erscheint. Wünschenswert ist oftmals auch die Möglichkeit, den Einfluß der Einführung des Proteins oder Peptids in eine große Anzahl von Zellen in Kultur zu erforschen. Auch in diesem Zusammenhang wirkt sich eine lediglich geringe Menge an Protein oder Peptid, die mit den bekannten Transfektionsverfahren erhalten bzw. in Zellen eingeführt werden kann, nachteilig aus.The person skilled in the art wants the properties of a particular recombinant produced by him or isolated protein or peptide, it is often desirable to To produce antibodies against this protein or peptide, or its effect on the To determine the organ system of an animal. These steps are made easier when one sufficient amount of protein is available within a very short time, so that after appropriate tests can be immediately decided whether for the protein in question the effort of further development, accompanying z. B. permanent with the establishment expressing cell lines or transgenic organisms appears worthwhile. Desirable is often also the possibility to influence the introduction of the protein or peptide into to research a large number of cells in culture. Also in this context only a small amount of protein or peptide affects that known Transfection procedures can be obtained or introduced into cells, disadvantageous.

Entsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen bereitzustellen, das eine hohe Reproduzierbarkeit bietet. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen, das eine kostengünstige Transfektion von großen Zellmengen bei gleichzeitig guter Transfektionseffizienz erlaubt. Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Zusatzstoffe und diese enthaltende Transfektionsagentien bereitzustellen, die nach ihrer Herstellung über längere Zeit verwendet werden können.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for Introduction of nucleic acids and proteins or peptides into eukaryotic cells to provide, which offers a high reproducibility. Another task is in the provision of a method for introducing nucleic acids and proteins or Peptides in eukaryotic cells, which is an inexpensive large transfection Cell quantities allowed with good transfection efficiency. It is also a task of the present invention, additives and transfection agents containing them To provide that can be used for a long time after their manufacture.

Diese und weitere Aufgaben werden durch den Gegenstand von Anspruch 1 und den der nachfolgenden Ansprüche gelöst. Diese betreffen Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen in eukaryontische Zellen, die erfindungsgemäßen Transfektionsagentien und Zusatzstoffe, sowie zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbare Vorrichtungen. These and other tasks are the subject of claim 1 and the following claims solved. These concern procedures for the introduction of Nucleic acids and proteins in eukaryotic cells, the invention Transfection agents and additives, and for carrying out the invention Devices that can be used.  

Entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt ein Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen, das folgende Schritte umfaßt:
Accordingly, in one aspect, the present invention relates to a method for introducing nucleic acids and proteins or peptides into eukaryotic cells, which comprises the following steps:

  • a) Mischen der Zellen mit einem Transfektionsagens, das die einzubringende Nukleinsäure oder das einzubringende Protein oder Peptid sowie einen Calcium und Phosphat umfassenden Zusatzstoff enthält,a) Mixing the cells with a transfection agent that is to be introduced Nucleic acid or the protein or peptide to be introduced and a calcium and Contains an additive comprising phosphate,
  • b) Behandlung des in Schritt i) erhaltenen Gemisches mit Ultraschall oder Scherkräften.b) treatment of the mixture obtained in step i) with ultrasound or Shear forces.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäße Kombination von Transfektionsverfahren, bei denen Nukleinsäuren oder Proteine mit einem Calcium und Phosphat umfassenden Zusatzstoff in eukaryontische Zellen eingeführt werden, mit Transfektionsverfahren unter Verwendung physikalischer Mittel, zu einer verbesserten Transfektionseffizienz gegenüber Transfektionsverfahren, die physikalische Mittel einsetzen, führt, was speziell beim "Upscaling", d. h. bei der Auslegung von Verfahren im größeren Maßstab, von Bedeutung ist. Ferner lassen sich die erfindungsgemäßen Verfahren zur Transfektion adhärenter Zellen auch auf nicht-adhärente Zellen anwenden.Surprisingly, it was found that the combination of Transfection methods in which nucleic acids or proteins with a calcium and Phosphate-containing additive to be introduced into eukaryotic cells Transfection methods using physical means to improve Transfection efficiency versus transfection methods, the physical means use, which leads specifically to "upscaling", i.e. H. when interpreting procedures in larger scale, is important. The method according to the invention can also be used for transfection of adherent cells also apply to non-adherent cells.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem Schritt ii) und gegebenenfalls Schritt i) in einem kontinuierlichen Verfahren, d. h. im Durchfluß, durchgeführt wird.Another aspect of the invention relates to a method in which step ii) and optionally step i) in a continuous process, d. H. in the flow, is carried out.

Die Erfindung betrifft auch mit Proteinen oder Nukleinsäuren transfizierte Zellen, die durch eines der oben genannten Verfahren erhältlich sind bzw. hergestellt werden.The invention also relates to cells transfected with proteins or nucleic acids one of the above-mentioned methods are available or can be produced.

Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Calcium und Phosphat umfassenden Zusatzstoffes für ein Transfektionsagens zum Einbringen von Nukleinsäuren oder Proteinen und Peptiden in eukaryontische Zellen, welches folgende Schritte umfaßt:
In a further aspect, the present invention relates to a method for producing an additive comprising calcium and phosphate for a transfection agent for introducing nucleic acids or proteins and peptides into eukaryotic cells, which comprises the following steps:

  • a) Mischen einer Ca2+-Ionen enthaltenden Lösung mit einer Pi und gegebenenfalls X enthaltenden Lösung, so daß in der Mischung ein Präzipitat entsteht, wobei Pi Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat oder Phosphorsäure ist und X Cl-, F- oder OH- ist, und Inkubieren des Gemisches zur Bildung eines Calcium und Phosphat enthaltenden Präzipitats;a) Mixing a solution containing Ca 2+ ions with a solution containing P i and optionally X, so that a precipitate is formed in the mixture, where P i is phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate or phosphoric acid and X is Cl - , F - or OH - and incubating the mixture to form a calcium and phosphate-containing precipitate;
  • b) Abtrennen des entstandenen Präzipitats aus dem Gemisch von Schritt a) und Verwerfen des Überstandes;b) separating the precipitate formed from the mixture from step a) and Discard the supernatant;
  • c) gegebenenfalls Resuspendieren des in Schritt b) erhaltenen Präzipitats.c) optionally resuspending the precipitate obtained in step b).

Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein nach dem o. g. Verfahren hergestellter Zusatzstoff, erhalten bzw. erhältlich entweder nach Schritt b) (d. h. der in diesem Schritt erhaltene Bodenkörper bzw. das Präzipitat) oder nach Schritt c) (d. h. die nach Resuspension des Präzipitats erhaltene Suspension), eine lange Haltbarkeit aufweist (mehrere Tage oder Wochen unter geeigneten Bedingungen, z. B. Lagerung bei 4°C), d. h. lediglich einer geringen "Alterung" unterliegt. Im Gegensatz zu den im Wege der herkömmlichen Calciumphosphat/DNA-Kopräzipitation erhaltenen Präzipitaten kann der so erhaltene Zusatzstoff somit auch nach längerer Lagerung gemäß dem unten dargestellten Verfahren zur Herstellung eines Transfektionsagens, ggf. auch in Portionen, jeweils mit in Zellen einzubringender Nukleinsäure oder einzubringenden Proteinen oder Peptiden gemischt und inkubiert werden (siehe Schritt c) des Verfahrens zur Herstellung eines Transfektionsagens).Surprisingly, it was found that one of the above. Process manufactured Additive obtained or available either after step b) (i.e. that in this step soil body or precipitate obtained) or after step c) (i.e. after resuspension of the precipitate obtained) has a long shelf life (several days or Weeks under appropriate conditions, e.g. B. storage at 4 ° C), d. H. just one low "aging" is subject. In contrast to the way of the conventional Calcium phosphate / DNA coprecipitation obtained can be the so obtained Additive thus also after long storage according to the procedure shown below for the production of a transfection agent, possibly also in portions, each with in cells mixed nucleic acid or proteins or peptides to be introduced and incubated (see step c) of the method for producing a Transfection agent).

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Transfektionsagens zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen, umfassend:
In a further aspect, the present invention relates to a method for producing a transfection agent for introducing nucleic acids and proteins or peptides into eukaryotic cells, comprising:

  • a) Mischen einer Ca2+-Ionen enthaltenden, einer Pi und gegebenenfalls X enthaltenden Lösung, so daß in der Mischung ein Präzipitat entsteht, wobei Pi Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat oder Phosphorsäure ist und X Cl-, F- oder OH- ist, und Inkubieren des Gemisches zur Bildung eines Calcium und Phosphat enthaltenden Präzipitats;a) Mixing a solution containing Ca 2+ ions, a P i and optionally X, so that a precipitate is formed in the mixture, where P i is phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate or phosphoric acid and X is Cl - , F - or OH - and incubating the mixture to form a calcium and phosphate-containing precipitate;
  • b) Abtrennen des entstandenen Präzipitats aus dem Gemisch von Schritt a) und Verwerfen des Überstandes;b) separating the precipitate formed from the mixture from step a) and Discard the supernatant;
  • c) Resuspendieren des in Schritt b) erhaltenen Präzipitats mit einer die Nukleinsäure oder das Protein oder Peptid enthaltenden Lösung und gegebenenfalls Abtrennen und Verwerfen des Präzipitats; oderc) resuspending the precipitate obtained in step b) with a nucleic acid or the solution containing the protein or peptide and optionally separating and discarding the precipitate; or
  • d) Resuspendieren des in Schritt b) erhaltenen Präzipitats, sowie anschließendes Mischen des resuspendierten Präzipitats mit einer die Nukleinsäure oder das Protein oder Peptid enthaltenden Lösung und gegebenenfalls Abtrennen und Verwerfen des Präzipitats.d) resuspending the precipitate obtained in step b) and subsequent Mixing the resuspended precipitate with the nucleic acid or protein  or peptide-containing solution and optionally separating and discarding the Precipitate.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß das in den vorstehend genannten Schritten c) oder d) erhaltene Transfektionsagens, dabei insbesondere der nach Vornahme der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommenen Abtrennung des Bodenkörpers bzw. Präzipitats erhaltene Überstand (d. h. das in den Schritten c) bzw. d) durch Fraktionierung erhaltene Transfektionsagens), bei Verwendung für die Transfektion von eukaryontischen Zellen im erfindungsgemäßen Verfahren zu einer besonders hohen Transfektionseffizienz und einer hohen Reproduzierbarkeit führt.Surprisingly, it was found that in step c) above or d) transfection agent obtained, in particular the one carried out according to a preferred embodiment of the present invention Separation of the soil body or precipitate obtained supernatant (i.e. that in the Steps c) and d) by fractionation transfection agent), when used for the transfection of eukaryotic cells in the method according to the invention leads to particularly high transfection efficiency and high reproducibility.

Die Verwendung eines fraktionierten Transfektionsagens gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich im übrigen von vorbekannten, auf Calciumphosphat- Kopräzipitation basierenden Transfektionsverfahren, bei denen immer der Bodenkörper verwendet wird. Ein Vorteil des nach dem oben genannten Verfahren (Schritt c) und d)) erhaltenen bzw. erhältlichen fraktionierten Transfektionsagens liegt in diesem Zusammenhang darin, daß keine makroskopischen Mengen an Calciumphosphat auf die zu transfizierenden Zellen gegeben werden und damit störende, durch große Calciumphosphat- Präzipitate verursachte, Nebeneffekte, wie z. B. das Absterben der Zellen in Kultur, reduziert bzw. vermieden werden.The use of a fractionated transfection agent according to the present In addition, the invention differs from previously known ones based on calcium phosphate Coprecipitation-based transfection procedures, in which always the bottom body is used. An advantage of using the above method (step c) and d)) Fractionated transfection agent obtained or available is in this Context in that no macroscopic amounts of calcium phosphate to the transfecting cells are given and thus annoying, due to large calcium phosphate Precipitates caused side effects such as B. cell death in culture, be reduced or avoided.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen wie vorstehend ausgeführt, bei dem der Zusatzstoff bzw. das Transfektionsagens nach einem der beiden genannten Verfahren hergestellt wird bzw. erhältlich ist.The invention further relates to a method for introducing nucleic acids and proteins or peptides in eukaryotic cells as set forth above in which the additive or the transfection agent according to one of the two methods mentioned is manufactured or is available.

Die Erfindung betrifft zudem einen Zusatzstoff für ein Transfektionsagens oder ein Transfektionsagens zum Einbringen von Nukleinsäuren oder Proteinen und Peptiden in eukaryontische Zellen, das nach einem der oben genannten Verfahren erhalten wurde oder erhältlich ist, sowie die Verwendung des genannten Zusatzstoffes bzw. Transfektionsagens in einem Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen. The invention also relates to an additive for a transfection agent or a Transfection agent for introducing nucleic acids or proteins and peptides into eukaryotic cells obtained by one of the above methods or is available, and the use of the additive or transfection agent mentioned in a method for introducing nucleic acids and proteins or peptides into eukaryotic cells.  

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines der vorstehend genannten Verfahren, die folgende Komponenten umfaßt:
Furthermore, the invention relates to a device for performing one of the aforementioned methods, which comprises the following components:

  • a) eine Ultraschallkammer mit einer Ultraschallquellea) an ultrasound chamber with an ultrasound source
  • b) einen Zufluß und einen Abfluß, die jeweils mit der Ultraschallkammer verbunden sind;b) an inflow and an outflow, each connected to the ultrasonic chamber are;
  • c) eine an den Zufluß angeschlossene Reservoirkammer, die gegebenenfalls ein Gemisch aus Zellen mit einem Transfektionsagens gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.c) a reservoir chamber connected to the inflow, which may be a Mixture of cells with a transfection agent according to the present Invention contains.

Die Erfindung betrifft auch Vorrichtungen wie vorstehend erwähnt, bei denen die Ultraschallquelle eine Metallspitze ist, oder die Ultraschallkammer als Ultraschallbad ausgestaltet ist.The invention also relates to devices as mentioned above, in which the Ultrasound source is a metal tip, or the ultrasound chamber as an ultrasound bath is designed.

Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung wie vorstehend erwähnt, bei der die Reservoirkammer einen Abfluß und einen Zufluß aufweist, wobei die Reservoirkammer über den Abfluß mit einem Kulturgefäß oder Bioreaktor verbunden sein kann, und wobei der an die Reservoirkammer angeschlossene Abfluß bzw. Zufluß durch Pumpen, z. B. Peristaltikpumpen, geregelt werden kann.The invention also relates to a device as mentioned above, in which the Reservoir chamber has a drain and an inflow, the reservoir chamber can be connected via the drain to a culture vessel or bioreactor, and wherein the drain or inflow connected to the reservoir chamber by pumps, e.g. B. Peristaltic pumps can be regulated.

Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung einer Vorrichtung wie vorstehend erwähnt in einem Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen.Finally, the invention relates to the use of a device as above mentioned in a method for introducing nucleic acids and proteins or Peptides in eukaryotic cells.

In den Abbildungen sind Beispiele bevorzugter erfindungsgemäßer Vorrichtungen dargestellt, sowie die Ergebnisse der Ausführungsbeispiele 1-8.The figures show examples of preferred devices according to the invention shown, as well as the results of the embodiments 1-8.

Abb. 1 zeigt einen Teil einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen in eukaryontische Zellen, die eine Beschallung eines im kontinuierlichen Durchfluß geführten Gemisches aus eukaryontischen Zellen und Transfektionsagens erlaubt. Die Pfeile zeigen die Flußrichtung der suspendierten Zellen an, die gegebenenfalls vorher in einer separaten Reservoirkammer (nicht dargestellt) mit dem Transfektionsagens gemischt wurden. Die abgebildete Vorrichtung eignet sich auch für Verfahren zur Transfektion großer Zellmengen. In der gezeigten Ausführungsform wird ein Entkoppler 1 verwendet, der die Ultraschallquelle (Spitze) 2 von der umgebenden Ultraschallkammer 3 akustisch entkoppelt. Die Vorrichtung enthält außerdem einen Zufluß Z und einen Abfluß A, Fig. 1 shows part of a device for performing the method according to the invention for introducing nucleic acids and proteins into eukaryotic cells, which allows sonication of a mixture of eukaryotic cells and transfection agent carried in a continuous flow. The arrows indicate the direction of flow of the suspended cells, which may have been previously mixed with the transfection agent in a separate reservoir chamber (not shown). The device shown is also suitable for methods for transfecting large amounts of cells. In the embodiment shown, a decoupler 1 is used which acoustically decouples the ultrasound source (tip) 2 from the surrounding ultrasound chamber 3 . The device also contains an inlet Z and an outlet A,

Abb. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbringen von Nukleinsäuren oder Proteinen und Peptiden in eukaryontische Zellen mit anschließender Expression der transfizierten Nukleinsäure bzw. weiteren Kultivierung der Zellen. Die abgebildete Vorrichtung eignet sich auch für Verfahren zur Transfektion großer Zellmengen. In der gezeigten Ausführungsform wird ein Entkoppler 1 verwendet, der die Ultraschallquelle (Spitze) 2 von der umgebenden Ultraschallkammer 3 akustisch entkoppelt. Die Vorrichtung umfaßt außerdem einen Behälter mit Transfektionsagens 12, einen Behälter mit frischem (Zellkultur-)Medium 7 und einen Behälter für verbrauchtes Medium 8. Diese Behälter sind über Rohrleitungen, die die Pumpen 9, 9' und 9'' umfassen, mit der Reservoirkammer (bzw. dem Mischtank) 6 verbunden. Die Rohrleitung für den Ablauf von verbrauchtem Medium in den Behälter 8 umfaßt ferner eine Vorrichtung 10 (z. B. Sieb, Filter oder Membran), die den Transfer der Zellen in den Behälter für verbrauchtes Medium 8 verhindert. Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Pumpe 9''', die zwischen die Reservoirkammer 6 und die Ultraschallkammer 3 geschaltet ist. Schließlich enthält die Vorrichtung einen (Bio-)Reaktor 11, Fig. 2 shows a device for performing the method according to the invention for introducing nucleic acids or proteins and peptides into eukaryotic cells with subsequent expression of the transfected nucleic acid or further cultivation of the cells. The device shown is also suitable for methods for transfecting large amounts of cells. In the embodiment shown, a decoupler 1 is used which acoustically decouples the ultrasound source (tip) 2 from the surrounding ultrasound chamber 3 . The device also comprises a container with transfection agent 12 , a container with fresh (cell culture) medium 7 and a container for used medium 8 . These containers are connected to the reservoir chamber (or the mixing tank) 6 via pipelines, which comprise the pumps 9 , 9 ′ and 9 ″. The pipeline for the discharge of used medium into the container 8 further comprises a device 10 (e.g. sieve, filter or membrane) which prevents the transfer of the cells into the container for used medium 8 . The device further contains a pump 9 '''which is connected between the reservoir chamber 6 and the ultrasonic chamber 3 . Finally, the device contains a (bio) reactor 11 ,

Abb. 3 zeigt die Ergebnisse der in Beispiel 1 beschriebenen Experimente, wobei auf der Ordinate die absolute gemessene SEAP-Aktivität in mU und auf der Abszisse die Nr. des Ansatzes aufgetragen ist, Fig. 3 shows the results of the experiments described in Example 1, the absolute measured SEAP activity in mU being plotted on the ordinate and the batch number on the abscissa,

Abb. 4 zeigt die Ergebnisse der in Beispiel 2 beschriebenen Experimente, wobei auf der Ordinate die absolute gemessene SEAP-Aktivität in mU und auf der Abszisse die Nr. des Ansatzes aufgetragen ist, Fig. 4 shows the results of the experiments described in Example 2, the absolute measured SEAP activity in mU being plotted on the ordinate and the number of the batch plotted on the abscissa,

Abb. 5 zeigt die Ergebnisse der in Beispiel 3 beschriebenen Experimente, wobei auf der Ordinate die absolute gemessene SEAP-Aktivität in mU und auf der Abszisse die Nr. des Ansatzes aufgetragen ist. Die drei Inkubationszeiten der Zellkultur (24 h, 48 h, 72 h) werden durch verschieden gemusterte Balken dargestellt, s. a. Legende in der Grafik, Fig. 5 shows the results of the experiments described in Example 3, with the absolute measured SEAP activity in mU on the ordinate and the number of the approach on the abscissa. The three incubation times of the cell culture (24 h, 48 h, 72 h) are shown by differently patterned bars, see legend in the graphic,

Abb. 6 zeigt die Ergebnisse der in Beispiel 5 beschriebenen Experimente, wobei auf der Ordinate die absolute gemessene SEAP-Aktivität in mU und auf der Abszisse die Nr. des Ansatzes aufgetragen ist, Fig. 6 shows the results of the experiments described in Example 5, with the absolute measured SEAP activity in mU on the ordinate and the number of the approach on the abscissa,

Abb. 7 zeigt die Ergebnisse der in Beispiel 6 beschriebenen Experimente, wobei auf der Ordinate die Absorption bei 405 nm (SEAP-Aktivitätstest) und auf der Abszisse die Nr. des Ansatzes aufgetragen ist, Fig. 7 shows the results of the experiments described in Example 6, the absorption at 405 nm (SEAP activity test) being plotted on the ordinate and the number of the batch being plotted on the abscissa,

Abb. 8 zeigt die Ergebnisse der in Beispiel 7 beschriebenen Experimente, wobei auf der Ordinate die Absorption bei 405 nm (SEAP-Aktivitätstest) und auf der Abszisse die Nr. des Ansatzes aufgetragen ist, Fig. 8 shows the results of the experiments described in Example 7, the absorption at 405 nm (SEAP activity test) being plotted on the ordinate and the number of the batch on the abscissa,

Abb. 9 zeigt die Ergebnisse der in Beispiel 8 beschriebenen Experimente, wobei auf der Ordinate die absolute gemessene SEAP-Aktivität in mU und auf der Abszisse die laufende Nr. der einzelnen Fraktionen aufgetragen ist. Fig. 9 shows the results of the experiments described in Example 8, with the absolute measured SEAP activity in mU on the ordinate and the serial number of the individual fractions on the abscissa.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen in eukaryontische Zellen umfaßt zwei Schritte. Im ersten Schritt (i) werden eukaryontische Zellen mit einem Transfektionsagens gemischt, das einen Calcium und Phosphat enthaltenden Zusatzstoff enthält, der die Transfektion erleichtert, sowie eine in die Zellen einzubringende Nukleinsäure bzw. ein einzubringendes Protein oder Peptid. Der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff "Transfektion" meint das Einbringen exogener Moleküle, insbesondere Nukleinsäuren oder Proteine und Peptide in eukaryontische Zellen.The method according to the invention for introducing nucleic acids and proteins into eukaryotic cells involve two steps. In the first step (i), eukaryotic Cells mixed with a transfection agent that contains a calcium and phosphate Containing additive that facilitates transfection, as well as one in the cells nucleic acid to be introduced or a protein or peptide to be introduced. The one in The term "transfection" used in connection with the present invention means the introduction of exogenous molecules, in particular nucleic acids or proteins and peptides into eukaryotic cells.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Zelldichte von 104 bis 109 Zellen mL-1 nach Mischen der Zellösung mit dem Transfektionsagens vorteilhaft, bevorzugt sind 105 bis 107 Zellen mL-1 besonders bevorzugt ist eine Zelldichte von etwa 106 Zellen mL-1. For the method according to the invention, a cell density of 10 4 to 10 9 cells mL -1 after mixing the cell solution with the transfection agent is advantageous, 10 5 to 10 7 cells mL -1 are preferred, and a cell density of about 10 6 cells mL -1 is particularly preferred .

Die zu transfizierenden eukaryontischen Zellen können Pflanzenzellen sein, wobei diese jedoch vorher nach bekannten Verfahren zu behandeln sind, so daß die Zellwand entfernt wird und nurmehr die Pflanzenzellprotoplasten für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Bevorzugt sind jedoch tierische Zellen oder Hefezellen, wobei es sich bei den tierischen Zellen z. B. um Zellen aus primären Zellkulturen bzw. -präparationen, etwa Lymphozytenpräparationen oder primäre Fibroblasten, handeln kann. Bevorzugt sind auch Zellinien, wobei es sich dabei auch um Zellinien handeln kann, die nicht von Säugern stammen, etwa Hefezellinien oder Insektenzellinien (z. B. die von Spodoptera frugiperda abgeleiteten Sf21- und Sf9-Zellen oder die von Trichoplusia ni abgeleiteten BTI-TN-5B1- 4-Zellen). Ebenfalls bevorzugt sind Säugerzellinien, wobei sowohl in Zellkultur adhärent wie auch nicht-adhärent wachsende Zellen geeignet sind, z. B. COS-Zellen, CHO-Zellen, HEK 293-Zellen, NIH 3T3-Zellen, BM2-Zellen, Huh7-Zellen, Jurkat-Zellen, BAEC- Zellen, MDCK-Zellen, BHK-Zellen und Hela-Zellen. Zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind CHO-Zellen und HEK 293-Zellen besonders bevorzugt. Handelt es sich bei den zu transfizierenden Zellen um adhärent wachsende Zellen, so werden die Zellen vor dem Mischen mit dem erfindungsgemäßen Transfektionsagens gemäß dem vorstehend genannten Schritt i) zunächst enzymatisch (Trypsinisierung), chemisch (z. B. durch EDTA-haltigen Puffer) oder mechanisch (starkes Schütteln, Cell- Scraper) vom Substrat abgelöst. Besonders bevorzugt sind nicht-adhärente Zellinien.The eukaryotic cells to be transfected can be plant cells however, they must be treated beforehand by known methods so that the cell wall is removed is and only the plant cell protoplasts for the inventive method be used. However, animal cells or yeast cells are preferred in animal cells e.g. B. cells from primary cell cultures or preparations, such as lymphocyte preparations or primary fibroblasts. Are preferred also cell lines, which can also be cell lines that are not from mammals originate, such as yeast cell lines or insect cell lines (e.g. that of Spodoptera frugiperda derived Sf21 and Sf9 cells or the BTI-TN-5B1- derived from Trichoplusia ni 4 cells). Mammalian cell lines are also preferred, being adherent both in cell culture as well as non-adherent growing cells are suitable, e.g. B. COS cells, CHO cells, HEK 293 cells, NIH 3T3 cells, BM2 cells, Huh7 cells, Jurkat cells, BAEC Cells, MDCK cells, BHK cells and Hela cells. For use within the In the present invention, CHO cells and HEK 293 cells are particularly preferred. If the cells to be transfected are adherently growing cells, then the cells before mixing with the transfection agent according to the invention according to step i) mentioned above, first enzymatically (trypsinization), chemically (e.g. using EDTA-containing buffers) or mechanically (vigorous shaking, cell Scraper) detached from the substrate. Non-adherent cell lines are particularly preferred.

In die Zellen einzubringende (bzw. zu transfizierende) Nukleinsäuren im Sinne der vorliegenden Erfindung können natürlich vorkommende Moleküle sein, z. B. Isolate von DNA, mRNA aus Tier-, Pflanzen- oder Pilzzellen und RNA oder DNA aus Viren, Viroiden, Virusoiden, Bakterien oder Mikroorgansimen. Weiterhin kann es sich um gentechnologisch hergestellte, rekombinante Konstrukte handeln, wie Plasmide, Cosmide, cDNA, Phagen- und Viren-DNA bzw. RNA, mRNA, tRNA, sowie um synthetische Oligo- und Polynukleotide. Die zu transfizierende Nukleinsäure kann dabei einzelsträngig (ssDNA bzw. ssRNA, ss = "single stranded") oder doppelsträngig (dsDNA oder dsRNA, ds = "double stranded") sein. Besonders bevorzugt ist die Transfektion von Expressionsplasmiden, die für ein gewünschtes Protein kodierende Sequenzen, z. B. eine Reportergensequenz oder eine für ein Strukturprotein oder Enzym, das von Interesse ist, kodierende Sequenz, kombiniert mit geeigneten Expressionssignalen und gegebenenfalls ein oder mehrere Resistenzgene (z. B. Antibiotikaresistenz zur Amplifikation in Bakterien und/oder Gene zur Selektion auf stabile Integration in eukaryontischen Zellen) enthält. Nucleic acids to be introduced (or transfected) into the cells in the sense of The present invention can be naturally occurring molecules, e.g. B. isolates of DNA, mRNA from animal, plant or fungal cells and RNA or DNA from viruses, Viroids, virusoids, bacteria or microorganisms. Furthermore, it can be recombinant constructs produced using genetic engineering, such as plasmids, cosmids, cDNA, phage and viral DNA or RNA, mRNA, tRNA, as well as synthetic oligo- and polynucleotides. The nucleic acid to be transfected can be single-stranded (ssDNA or ssRNA, ss = "single stranded") or double-stranded (dsDNA or dsRNA, ds = "double stranded"). The transfection of is particularly preferred Expression plasmids which contain sequences coding for a desired protein, e.g. Legs Reporter gene sequence or one for a structural protein or enzyme that is of interest coding sequence, combined with suitable expression signals and optionally one or more resistance genes (e.g. antibiotic resistance for amplification in bacteria and / or genes for selection for stable integration in eukaryotic cells).  

Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Transfektion von Nukleinsäuren, die nicht natürlich vorkommende Nukleotide sowie gegenüber ihrer natürlich vorkommenden Form Basenaustausche, Insertionen und Deletionen enthalten.Furthermore, the method according to the invention is also suitable for the transfection of Nucleic acids, the non-naturally occurring nucleotides as well as their naturally occurring form containing base changes, insertions and deletions.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch für die Transfektion und anschließende Expression von Nukleinsäuresequenzen, die für cytotoxische Proteine kodieren (z. B. Proteasen, Nukleasen, Lipasen, Kanalproteine etc.), sowie für Proteine, die bei Expression in eukaryontischen Systemen häufig Probleme bereiten, wie z. B. Membranproteine, da das erfindungsgemäße Verfahren keine Proliferation der Zellen über einen längeren Zeitraum erfordert und daher eine hohe Ausbeute auch an diesen Proteinen ermöglicht.The method according to the invention is also particularly suitable for transfection and subsequent expression of nucleic acid sequences necessary for cytotoxic proteins encode (e.g. proteases, nucleases, lipases, channel proteins etc.), as well as for proteins that problems in expression in eukaryotic systems often cause problems such as B. Membrane proteins, since the method according to the invention does not proliferate the cells requires a longer period of time and therefore a high yield of these proteins enables.

Das erfindungsgemäße Transfektionsverfahren eignet sich ferner zum Einführen von Mischungen verschiedener der vorstehend genannten Nukleinsäuren.The transfection method according to the invention is also suitable for introducing Mixtures of different of the above nucleic acids.

In die Zellen einzubringende (bzw. zu transfizierende) Proteine und Peptide im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen virale und bakterielle Proteine und Peptide, Proteine und Peptide von Eukaryonten, Prione, sowie synthetische (d. h. nicht natürlich vorkommende) Proteine und Peptide. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für die Transfektion posttranslational oder in sonstiger Weise chemisch modifizierter Proteine und Peptide, einschließlich Proteine und Peptide, die nicht natürlich vorkommende Aminosäuren, Aminosäureaustausche, Insertionen und Deletionen enthalten. Das erfindungsgemäße Transfektionsverfahren eignet sich ferner zum Einführen von Mischungen und Aggregaten verschiedener der vorstehend genannten Proteine oder Peptide.Proteins and peptides to be introduced (or transfected) into the cells in the sense of present invention include viral and bacterial proteins and peptides, proteins and Eukaryotic peptides, prions, as well as synthetic (i.e. non-naturally occurring) Proteins and peptides. The inventive method is also suitable for Transfection of post-translational or otherwise chemically modified proteins and Peptides, including proteins and peptides that are not naturally occurring Contain amino acids, amino acid exchanges, insertions and deletions. The The transfection method according to the invention is also suitable for introducing Mixtures and aggregates of various of the above proteins or Peptides.

Bei den erfindungsgemäßen Zusatzstoffen handelt es sich um Calcium und Phosphat enthaltende oder von Calciumphosphat abgeleitete Stoffe oder Stoffaggregate. Als Zusatzstoffe geeignet sind auch solche von Calciumphosphat abgeleitete Stoffe oder Stoffaggregate, die bereits allein, d. h. ohne zusätzliche Verwendung von physikalischen Hilfsmitteln, wie Beschallung oder Scherkräfte, das Einbringen von Nukleinsäuren oder Proteinen und Peptiden in eukaryontische Zellen fördern. The additives according to the invention are calcium and phosphate substances or aggregates containing or derived from calcium phosphate. As Also suitable are additives derived from calcium phosphate or Fabric aggregates that are already alone, d. H. without additional use of physical Aids such as sonication or shear forces, the introduction of nucleic acids or Promote proteins and peptides in eukaryotic cells.  

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Zusatzstoff Calciumphosphat verwendet, wobei hier verschiedene Formen von Calciumphosphat geeignet sind. Eine bevorzugte Form des Calciumphosphats ist Hydroxyapatit, wie er z. B. durch Zusammenbringen einer Ca2+ enthaltenen Lösung mit einem Phosphat enthaltenden Puffer und Ausfällen durch Überschreiten des Löslichkeitsproduktes von Calciumphosphat erhalten werden kann bzw. erhältlich ist. Geeignete Ca2+ enthaltende Lösungen und geeignete Puffer sowie Konzentrationen und pH-Bedingungen sind dabei beispielsweise den im Stand der Technik praktizierten Calciumphosphat-Kopräzipitationsverfahren zu entnehmen, wobei bei der vorliegenden Erfindung jedoch die Fällung in Abwesenheit von Nukleinsäure oder Protein oder Peptid durchgeführt wird. Geeignet sind auch zusätzlich weitere Ionen enthaltende, vorzugsweise F-, Cl- und OH- enthaltende, Abkömmlinge des Calciumphosphats, z. B. Calciumfluorophosphat.In a preferred embodiment of the invention, calcium phosphate is used as an additive, various forms of calcium phosphate being suitable here. A preferred form of the calcium phosphate is hydroxyapatite as used e.g. B. can be obtained by bringing together a solution containing Ca 2+ with a phosphate-containing buffer and precipitates by exceeding the solubility product of calcium phosphate. Suitable Ca 2+ -containing solutions and suitable buffers as well as concentrations and pH conditions can be found, for example, in the calcium phosphate coprecipitation processes practiced in the prior art, but in the present invention the precipitation is carried out in the absence of nucleic acid or protein or peptide. Suitable are also other ions also containing, preferably F -, Cl - and OH - containing derivatives of calcium phosphate, for example. B. Calcium fluorophosphate.

Diese erfindungsgemäßen Zusatzstoffe können in grobkristalliner, feinkristalliner oder gelöster Form vorliegen, als Faser oder Kügelchen, sowie als Gel. Wichtig ist hierbei stets, daß der Calcium und Phosphat enthaltende Zusatzstoff entweder eine Interaktion mit dem einzuführenden Molekül, also der Nukleinsäure oder dem Protein oder Peptid, eingeht, wobei Interaktion heißt, daß der Zusatzstoff entweder als Trägersubstanz dient oder aber durch Anlagerung an das zu übertragende Molekül und gegebenenfalls an die Zelle selbst einen beschleunigten Eintritt des zu transfizierenden Moleküls in dieselbe ermöglicht, wobei die Mechanismen, die den Durchtritt ermöglichen, verschiedener Natur sein können.These additives according to the invention can be in coarse crystalline, fine crystalline or in dissolved form, as fibers or beads, and as a gel. It is always important that the calcium and phosphate containing additive either interact with the molecule to be introduced, i.e. the nucleic acid or the protein or peptide, where interaction means that the additive either serves as a carrier or else by attachment to the molecule to be transferred and, if appropriate, to the cell itself enables accelerated entry of the molecule to be transfected into it, the mechanisms that allow passage can be of various types.

In Schritt ii) des erfindungsgemäßen Transfektionsverfahrens wird zusätzlich eine physikalische Behandlung der Zellen vorgenommen, die einen verbesserten Durchtritt der zu transfizierenden Substanzen durch die Zellmembranbarriere ermöglicht. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt diese physikalische Behandlung die Anwendung von Scherkräften auf die zu transfizierenden Zellen in der Anwesenheit des Transfektionsagens. Dies kann z. B. durch die Passage der Zellsuspension durch eine Kanüle oder eine geeignete Extrusionsvorrichtung mit entsprechender Membran erreicht werden. Vorteilhaft ist ein Kanüleninnendurchmesser von 0,05 bis 1 mm, bevorzugt ist ein Durchmesser von 0,1 bis 0,8 mm, besonders bevorzugt sind 0,2 mm. Bei der Verwendung von Membranen (z. B. Extrusionsmembranen) ist eine durchschnittliche Porengröße von 0,5 bis 50 µm vorteilhaft, wobei 1 bis 20 µm bevorzugt und 5 µm besonders bevorzugt ist. Dabei findet die Passage der Zellsuspension durch die Kanüle bzw. Membran mindestens einmal statt, vorzugsweise mehrfach, insbesondere 2- bis 10fach, besonders bevorzugt 3- bis 6fach. Die auftretenden Scherkräfte bewirken die temporäre Entstehung von Membrandefekten, was einen Durchtritt der im Transfektionsagens enthaltenen Nukleinsäure oder des darin enthaltenen Proteins oder Peptids durch die Membranbarriere ermöglicht. Die Versuchsbedingungen, und damit die geeigneten Scherkräfte, variieren von Zelltyp zu Zelltyp und können vom Fachmann ohne weiteres experimentell bestimmt werden. Zu berücksichtigende Parameter sind die Anzahl der Passagen durch die Kanüle bzw. die Membran, der Durchmesser der Öffnung bzw. Poren, sowie die Zelldichte. Im Ergebnis ist es wichtig, einen Kompromiß zwischen auftretenden Membrandefekten, die für die Zellen lethal sind, und einer genügenden Anzahl von Membrandefekten, die einen Durchtritt der zu transfizierenden Substanz ermöglichen, zu finden. Für den Fachmann sind ohne weiteres geeignete Abwandlungen dieser auf Scherkräften basierenden Techniken denkbar.In step ii) of the transfection method according to the invention, an additional physical treatment of the cells made that improved penetration of the substances to be transfected through the cell membrane barrier. In a preferred embodiment, this physical treatment involves the use of Shear forces on the cells to be transfected in the presence of the transfection agent. This can e.g. B. by the passage of the cell suspension through a cannula or a suitable Extrusion device can be achieved with the appropriate membrane. One is advantageous Cannula inner diameter of 0.05 to 1 mm, a diameter of 0.1 to is preferred 0.8 mm, particularly preferred are 0.2 mm. When using membranes (e.g. Extrusion membranes) an average pore size of 0.5 to 50 µm is advantageous, 1 to 20 µm is preferred and 5 µm is particularly preferred. The passage takes place the cell suspension through the cannula or membrane takes place at least once, preferably  several times, in particular two to ten times, particularly preferably three to six times. The occurring Shear forces cause the temporary formation of membrane defects, which can Passage of the nucleic acid contained in the transfection agent or that contained therein Protein or peptide through the membrane barrier. The test conditions, and therefore the appropriate shear forces, vary from cell type to cell type and can vary from Experts can be determined experimentally without further notice. Parameters to consider are the number of passages through the cannula or membrane, the diameter of the Opening or pores, as well as the cell density. As a result, it is important to compromise between occurring membrane defects, which are lethal for the cells, and one sufficient number of membrane defects that prevent the passage to be transfected Allow substance to find. Suitable for the person skilled in the art are readily suitable Modifications of these techniques based on shear forces are conceivable.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die zu transfizierenden Zellen in Schritt ii) mit Ultraschall behandelt. Hierfür sind insbesondere Geräte einsetzbar, die normalerweise für den Zellaufschluß mittels Ultraschall verwendet werden und kommerziell erhältlich sind. Hierbei ist insbesondere die Verwendung einer Metallspitze, die an einen Ultraschallgenerator angeschlossen ist (z. B. Geräte der Firma Bandelin, Berlin), besonders geeignet. Die Ultraschallbehandlung der zu transfizierenden Zellen findet vorzugsweise in einem Beschallungsgefäß bzw. einer Ultraschallkammer statt, wobei ein System, das einen kontinuierlichen Zu- bzw. Abfluß der Zellsuspension und des Transfektionsagens erlaubt, besonders bevorzugt ist, was z. B. durch die Verwendung von Pumpen, etwa Peristaltikpumpen, erreicht werden kann. Die Verwendung kommerziell erhältlicher Ultraschallbäder als Ultraschallkammer ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich.In a further embodiment of the present invention, the transfecting cells in step ii) treated with ultrasound. For this are in particular Devices can be used that are normally used for cell disruption using ultrasound and are commercially available. The use of a Metal tip connected to an ultrasonic generator (e.g. devices from the company Bandelin, Berlin), particularly suitable. Ultrasound treatment of those to be transfected Cells preferably take place in a sonication vessel or an ultrasound chamber, wherein a system that a continuous inflow or outflow of the cell suspension and the Transfection agent allowed, is particularly preferred, what z. B. by using Pumps, such as peristaltic pumps, can be achieved. Commercial use Available ultrasonic baths as an ultrasonic chamber is within the scope of the present Invention also possible.

Das erfindungsgemäße Transfektionsverfahren eignet sich für Ansätze im Batch-Verfahren, wobei hier das Gemisch aus Schritt i) in einer geeigneten Ultraschallkammer mit Ultraschall behandelt wird und die beschallten Zellen anschließend weiterbehandelt werden, z. B. mit Kulturmedium versetzt und in ein Kulturgefäß oder einen Bioreaktor überführt werden.The transfection method according to the invention is suitable for batch methods, with the mixture from step i) in a suitable ultrasonic chamber Ultrasound is treated and the sonicated cells are then treated further be, e.g. B. mixed with culture medium and in a culture vessel or a bioreactor be transferred.

Das Mischen der zu transfizierenden Zellen mit dem Transfektionsagens gemäß Schritt i) findet, wie in Abb. 2 gezeigt, vorzugsweise in einer Reservoirkammer 6 statt, in der das Transfektionsagens auf die Zellen einwirken kann. Das Mischen kann allerdings auch in geeigneter Weise in einem externen Gefäß erfolgen.The mixing of the cells to be transfected with the transfection agent according to step i), as shown in FIG. 2, preferably takes place in a reservoir chamber 6 , in which the transfection agent can act on the cells. However, the mixing can also be carried out in a suitable manner in an external vessel.

Insbesondere bei großen Ansätzen, d. h. bei der Transfektion großer Volumina von Zellsuspensionen, werden der Schritt ii) und vorzugsweise auch der Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens im kontinuierlichen Durchfluß durchgeführt. Dabei kann beispielsweise wie folgt verfahren werden: Wie in Abb. 2 dargestellt, werden die zu transfizierenden Zellen im entsprechendem Zellkulturmedium in der Reservoirkammer (bzw. dem Mischtank) 6 vorgelegt, wobei das Transfektionsagens aus einem Behälter 12 durch einen Zulauf mit Hilfe der Pumpe 9'' in die Reservoirkammer 6 geleitet und mit den zu transfizierenden Zellen gemischt wird. Außerdem wird aus einem Behälter mit Medium 7 bei Bedarf frisches Zellkulturmedium über die Pumpe 9' in die Reservoirkammer geleitet. Die Reservoirkammer 6 ist ferner mit einem Abfluß versehen, über den sie mit dem Behälter für verbrauchtes Medium 8, mit der zwischengeschalteten Pumpen 9 verbunden ist, so daß ein Abführen von verbrauchtem Medium möglich ist. Zwischen dem Auffanggefäß für verbrauchtes Medium und der Reservoirkammer (bzw. dem Mischtank) 6 befinden sich in einer bevorzugten Ausführungsform Filter bzw. Membranen 10, die einen Transfer der Zellen in das Auffanggefäß verhindern. Anschließend wird das in der Reservoirkammer 6 befindliche Gemisch aus Medium, Transfektionsagens und Zellen durch eine vierte Pumpe 9''' in die Ultraschallkammer 3 gepumpt, wo es an der an einem Entkoppler 1 befestigten Ultraschallquelle 2 vorbeigeleitet und beschallt wird. Im dargestellten Beispiel fließt das Gemisch nach dem Passieren der Ultraschallquelle in eine weitere Kammer (Bioreaktor) 11, in der die Expression eines Proteins unter Kultivierungsbedingungen (z. B. nach Transfektion mit exogener DNA) oder die weitere Kultivierung der Zellen (z. B. nach Einführen eines exogenen Proteins oder Peptids) erfolgt.In particular for large batches, ie for the transfection of large volumes of cell suspensions, step ii) and preferably also step i) of the method according to the invention are carried out in a continuous flow. For example, the procedure can be as follows: As shown in Fig. 2, the cells to be transfected are placed in the appropriate cell culture medium in the reservoir chamber (or the mixing tank) 6 , the transfection agent from a container 12 through an inlet using the pump 9 '' passed into the reservoir chamber 6 and mixed with the cells to be transfected. In addition, if necessary, fresh cell culture medium is passed from a container with medium 7 via pump 9 'into the reservoir chamber. The reservoir chamber 6 is also provided with a drain through which it is connected to the container for used medium 8 , to which intermediate pumps 9 are connected, so that a discharge of used medium is possible. In a preferred embodiment, filters or membranes 10 , which prevent a transfer of the cells into the collecting vessel, are located between the collecting vessel for used medium and the reservoir chamber (or the mixing tank) 6 . The mixture of medium, transfection agent and cells located in the reservoir chamber 6 is then pumped by a fourth pump 9 '''into the ultrasound chamber 3 , where it is guided past the ultrasound source 2 attached to a decoupler 1 and sonicated. In the example shown, the mixture flows after passing through the ultrasound source into a further chamber (bioreactor) 11 , in which the expression of a protein under cultivation conditions (e.g. after transfection with exogenous DNA) or the further cultivation of the cells (e.g. after the introduction of an exogenous protein or peptide).

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Zellsuspension mit konstanter Flußrate an der Ultraschallquelle vorbeigeleitet wird. Dem Fachmann ist es ohne weiteres möglich, geeignete Flußraten bzw. theoretische Expositionszeiten für jedes Zellen enthaltende Volumenelement sowohl bei kontinuierlicher wie auch in Form von Pulsen durchgeführter Beschallung so einzustellen, daß eine hohe Transfektionseffizienz bei gleichzeitig möglichst schonender Behandlung der Zellen und, im Falle der Transfektion zu exprimierender Nukleinsäuren, hoher Ausbeute an exprimiertem Produkt erreicht wird. Bei einem gegebenen Volumen der Mischkammer 6 von 1 mL und den im folgenden genannten Beschallungszeiten und -amplituden ist eine Flußgeschwindigkeit von 15-60 mL/min vorteilhaft, wobei ein Bereich von 20-40 mL/min. insbesondere 30 mL/min. bevorzugt ist.In the context of the present invention, it is advantageous if the cell suspension is guided past the ultrasound source at a constant flow rate. It is readily possible for the person skilled in the art to set suitable flow rates or theoretical exposure times for each volume element containing cells, both in the case of sonication carried out continuously and in the form of pulses, in such a way that a high transfection efficiency with at the same time as gentle treatment of the cells and, in the case of transfection nucleic acids to be expressed, high yield of expressed product is achieved. For a given volume of the mixing chamber 6 of 1 ml and the sonication times and amplitudes mentioned below, a flow rate of 15-60 ml / min is advantageous, with a range of 20-40 ml / min. especially 30 mL / min. is preferred.

Die Ultraschallbehandlung in Schritt ii) findet vorzugsweise in Zyklen, d. h. in Form von Pulsen, statt, sowohl im Batch-Verfahren als auch beim Verfahren mit kontinuierlichem Durchfluß. Geeignete Werte für Schallfrequenz, Pulsdauer und Pulsintensität können von Zelltyp zu Zelltyp variieren und sollten jeweils von Fall zu Fall angepaßt werden, was dem Fachmann in Vorversuchen ohne weiteres möglich ist. Für einen stationären Ansatz, d. h. bei der Flußrate 0 (Batchverfahren), ergeben sich bei einer konstanten Frequenz von 20 kHz und einer Amplitude von 40% der Maximalamplitude vorteilhafte Pulslängen zwischen 0,01 s und 1 s, wobei eine Pulslänge zwischen 0,05 s und 0.5 s bevorzugt und eine Pulslänge zwischen 0,1 s und 0,2 s besonders bevorzugt ist. Die Anzahl der (gleichartigen) Pulse liegt in einer vorteilhaften Ausführungsform zwischen 1 und 20, bevorzugt sind zwischen 1 und 10 Pulse, besonders bevorzugt sind zwischen 2 und 4 Pulse gleicher Energie und Dauer. Dabei ist die Verwendung von Ultraschall-Frequenzen zwischen 18 kHz und 3 MHz ist vorteilhaft, Frequenzen zwischen 19 kHz und 2 MHz sind bevorzugt, besonders bevorzugt sind 20 kHz. Für die Umrechnung auf Flußraten, die ungleich 0 sind, ergibt sich, daß die durchschnittliche Verweilzeit eines Volumenelementes in der Ultraschallkammer sich aus der Einwirkung einer bevorzugten Pulsanzahl auf das jeweilige Volumenelement ergibt. Sind also beispielsweise 2 Pulse bevorzugt, so sollte die Flußgeschwindigkeit derart eingestellt werden, daß nach Verstreichen von 2 Ultraschallpulsen das jeweilige Volumenelement, das bevorzugt dem Fassungsvermögen der Ultraschallkammer entspricht, die Ultraschallkammer verlassen haben sollte.The ultrasound treatment in step ii) preferably takes place in cycles, i. H. in the form of Pulse instead, both in the batch process and in the process with continuous Flow. Suitable values for sound frequency, pulse duration and pulse intensity can be from Cell type to cell type vary and should be adapted from case to case, which the Expert in preliminary tests is easily possible. For a stationary approach, i.e. H. at the flow rate 0 (batch process), result at a constant frequency of 20 kHz and an amplitude of 40% of the maximum amplitude advantageous pulse lengths between 0.01 s and 1 s, a pulse length between 0.05 s and 0.5 s being preferred and a pulse length between 0.1 s and 0.2 s is particularly preferred. The number of In an advantageous embodiment, (similar) pulses are between 1 and 20, between 1 and 10 pulses are preferred, and between 2 and 4 pulses are particularly preferred same energy and duration. Here is the use of ultrasound frequencies between 18 kHz and 3 MHz is advantageous, frequencies between 19 kHz and 2 MHz preferred, particularly preferred are 20 kHz. For conversion to flow rates, the are not equal to 0, the average residence time of a volume element results in the ultrasound chamber from the action of a preferred number of pulses on the respective volume element results. If, for example, 2 pulses are preferred, then the Flow rate should be set so that after the 2nd Ultrasound pulses the respective volume element, preferably the capacity corresponds to the ultrasound chamber that should have left the ultrasound chamber.

Als Ultraschallquellen werden in einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kommerziell erhältliche Quellen (z. B. das Gerät UW 2070 der Firma Bandelin, Berlin) mit den dazugehörigen Spitzen verwendet, wobei die Verwendung von Spitzen mit einem Durchmesser zwischen 1-10 mm vorteilhaft ist, ein Durchmesser von 2-8 mm bevorzugt und ein Durchmesser von 2-6 mm besonders bevorzugt ist. Es können beispielsweise die Spitzen MS 73 (3 mm Durchmesser) und KE 76 (6 mm Durchmesser) der Firma Bandelin verwendet werden. Für das Durchflußverfahren sind generell Spitzen mit einem höheren Durchmesser bevorzugt als für den stationären Ansatz. Die genauen Betriebsbedingungen der Spitzen und der Ultraschallquelle kann der Fachmann ohne weiteres den Betriebsanleitungen der entsprechenden Hersteller entnehmen. Die Spitzen sollten in jedem Fall vor der Verwendung gereinigt und sterilisiert werden, was z. B. durch Einwirkung von Chemikalien wie Ethanol oder durch Autoklavieren geschehen kann.In an advantageous embodiment, the present ultrasound sources Invention of commercially available sources (e.g. the device UW 2070 from Bandelin, Berlin) with the associated tips, the use of tips with a diameter between 1-10 mm is advantageous, a diameter of 2-8 mm preferred and a diameter of 2-6 mm is particularly preferred. It can for example the tips MS 73 (3 mm diameter) and KE 76 (6 mm diameter) from the company Bandelin can be used. There are generally peaks for the flow method preferred with a larger diameter than for the stationary approach. The exact Operating conditions of the tips and the ultrasound source can be understood by those skilled in the art without Further information can be found in the operating instructions of the corresponding manufacturers. The peaks  should always be cleaned and sterilized before use. B. by Exposure to chemicals such as ethanol or by autoclaving can happen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind im zu beschallenden Gemisch von Zellen und Transfektionsagens aus Schritt i) zusätzlich akustisch labile Zusatzstoffe enthalten, die bei Ultraschallexposition zerfallen, die Kavitation fördern und so die Permeabilisierung der Zellen während des Beschallungsschrittes vorteilhaft beeinflussen. Viele dieser Zusatzstoffe sind als sog. Ultraschallkontrastmittel im Handel erhältlich.In a further preferred embodiment of the present invention, in sonicating mixture of cells and transfection agent from step i) additionally contain acoustically unstable additives that disintegrate when exposed to ultrasound Promote cavitation and thus permeabilization of the cells during the Advantageously influence the sonication step. Many of these additives are known as Ultrasound contrast media commercially available.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können außerdem während des Beschallungsvorganges zusätzlich niedermolekulare organische Substanzen in die zu transfizierenden Zellen eingeführt werden, wobei dies in einer bevorzugten Ausführungsform Effektoren sind, also Aktivatoren oder Inhibitoren von Enzymen. Gleichermaßen können aber auch andere, mit weiteren zellulären Komponenten (wie z. B. Zellmembran oder ER) oder Substanzen (z. B. DNA oder Lipiden) interagierende Moleküle eingebracht werden, wie z. B. Coenzyme, Hormone und Hormonvorstufen.In the context of the present invention can also during Sonication process in addition low molecular weight organic substances in the transfecting cells are introduced, this being in a preferred Embodiment effectors are, that is, activators or inhibitors of enzymes. However, other cellular components (such as e.g. Cell membrane or ER) or substances (e.g. DNA or lipids) interacting molecules be introduced, such as. B. coenzymes, hormones and hormone precursors.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Zellsuspension nach Vorbeiführen an der Ultraschallquelle direkt in einen Reaktor (z. B. einen Bioreaktor) bzw. in ein Gefäß (z. B. ein Zellkulturgefäß 11) überführt, in dem sie dann vorzugsweise mit Zellkulturmedium versetzt und z. B. zur Expression der transfizierten DNA weiter kultiviert werden.In a further preferred embodiment, after passing the ultrasound source, the cell suspension is transferred directly into a reactor (e.g. a bioreactor) or into a vessel (e.g. a cell culture vessel 11 ) in which it is then preferably mixed with cell culture medium and e.g. B. can be cultivated for expression of the transfected DNA.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Gefäße können sowohl zum Zweck des erfindungsgemäßen Verfahrens speziell angefertigt werden, als auch Kombinationen von kommerziell erhältlichen Gefäßen umfassen (bezügl. einer Auswahl geeigneter Beschallungsgefäße siehe z. B. die Betriebsanleitungen der Firma Bandelin). Die Geometrie der Ultraschallkammer ist für das erfindungsgemäße Verfahren von großer Bedeutung, da von der Form der Kammer die Art und Stärke der akustischen Effekte, die auf die Zellen einwirken, abhängen. Auch Parameter wie Wärmeabfuhr und Durchmischung sind von der Gefäßgeometrie abhängig und sollten bei der Auslegung der Vorrichtung berücksichtigt werden. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die in Abb. 1 wiedergegebene Vorrichtung. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, ein leicht konisches (Glas-)Gefäß als Ultraschallkammer (3) zu verwenden. Die bevorzugten Abmessungen der Ultraschallkammer und der darin befindlichen Ultraschallquelle (Spitze) lauten wie folgt: Durchmesser der Spitze 6 mm, mittlerer Innendurchmesser der Ultraschallkammer 1 cm, Abstand der Spitze vom Boden der Kammer 1 cm, mittlerer Wandabstand der Spitze 2 mm, Mindesthöhe des Abflusses (A) über dem Kammerboden 2,5 cm, Lage des Zuflusses (Z) unmittelbar über dem Boden der Ultraschallkammer, Innendurchmesser von Z und A 1-6 mm, abhängig von der Flußgeschwindigkeit.The vessels used in the present invention can both be specially manufactured for the purpose of the method according to the invention and also comprise combinations of commercially available vessels (for a selection of suitable sonication vessels, see, for example, the operating instructions from the Bandelin company). The geometry of the ultrasound chamber is of great importance for the method according to the invention, since the type and strength of the acoustic effects which act on the cells depend on the shape of the chamber. Parameters such as heat dissipation and mixing also depend on the vessel geometry and should be taken into account when designing the device. The following statements refer to the device shown in Fig. 1. In the context of the present invention, it is advantageous to use a slightly conical (glass) vessel as the ultrasonic chamber ( 3 ). The preferred dimensions of the ultrasound chamber and the ultrasound source (tip) located therein are as follows: diameter of the tip 6 mm, average inside diameter of the ultrasound chamber 1 cm, distance of the tip from the bottom of the chamber 1 cm, average wall distance of the tip 2 mm, minimum height of the drain (A) 2.5 cm above the chamber bottom, position of the inflow (Z) directly above the bottom of the ultrasonic chamber, inner diameter of Z and A 1-6 mm, depending on the flow rate.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Möglichkeit, im Durchflußverfahren eine transiente Transfektion von Zellen im großen Maßstab zu erreichen. Dies führt dazu, daß auch eine transiente Transfektion im großtechnischen Maßstab durchgeführt werden kann, was die Herstellung größerer Proteinmengen ermöglicht, ohne daß der Fachmann eine stabil transfizierte Zellinie anlegen muß. Dadurch besteht die Möglichkeit, schnell und effizient zu Proteinquantitäten im Milligramm- oder gar Gramm-Bereich zu gelangen, die Testreihen im Tiermodell (oder auch beim Patienten) und die effiziente Erzeugung von gegen das Protein gerichteten Antikörpern gestatten. Folglich braucht der Fachmann erst nachdem diese Experimente durchgeführt wurden eine permanente Expression von vielversprechenden "Kandidaten-Proteinen" durchzuführen und erspart sich unnötigen Aufwand bei der zudem nicht immer unproblematischen Erzeugung von permanent transfizierten Zellinien. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit eine wertvolle Ergänzung vieler Screening-Verfahren mit hohem Probendurchsatz dar, die in der Regel lediglich geringe Substanzmengen und deren Interaktionen und Eigenschaften in vitro untersuchen können.An advantage of the device according to the invention is the ability to Flow method to transient cell transfection on a large scale to reach. This leads to the fact that transient transfection on an industrial scale Scale can be done, which is the production of larger amounts of protein made possible without the skilled person having to create a stably transfected cell line. Thereby there is the possibility to quickly and efficiently to protein quantities in milligrams or even gram range, the test series in the animal model (or also in the patient) and allow the efficient generation of antibodies directed against the protein. Consequently, the expert only needs one after these experiments have been carried out to perform permanent expression of promising "candidate proteins" and saves unnecessary effort for the not always unproblematic Generation of permanently transfected cell lines. The method according to the invention provides a valuable addition to many screening processes with high sample throughput which usually only contain small amounts of substances and their interactions and Can investigate properties in vitro.

Auch bei der Expression oder dem Einbringen von Proteinen, die toxisch wirken, wie Nukleasen, Proteasen, Lipasen, Prionen oder porenbildenden Proteinen, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine erhöhte Transfektionsausbeute und eröffnet damit die Möglichkeit, größere Mengen dieser Substanzen in transient transfizierten Zellen herzustellen oder in diese einzubringen. Auch hydrophobe Proteine, die in der Regel bei der permanenten Transfektion große Probleme bereiten, können so in größerer Menge in einem kurzen Zeitrahmen erhalten werden.Also when expressing or introducing proteins that are toxic, such as Nucleases, proteases, lipases, prions or pore-forming proteins make this possible The inventive method an increased transfection yield and thus opens the Possibility of larger amounts of these substances in transiently transfected cells to manufacture or incorporate into this. Also hydrophobic proteins, which are usually used in the permanent transfection can cause major problems in large quantities in one short timeframes can be obtained.

Desweiteren umfaßt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines effizienten, die Transfektion erleichternden Zusatzstoffes auf Calciumphosphat-Basis, der gegenüber den vorbekannten Zusatzstoffen zahlreiche Vorteile bietet. Während bei der Calciumphosphat-Kopräzipitationsmethode aus dem Stand der Technik Nukleinsäure oder Protein und Calciumphosphat gemeinsam gefällt werden, was z. B. durch Vorlegen einer DNA und Phosphat enthaltenden Lösung mit anschließender Zugabe von CaCl2 geschehen kann, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst die Fällung durchgeführt (Schritt a)), wobei das Präzipitat (Schritt b)) oder die nach Resuspendieren des Präzipitats aus Schritt b) erhaltene Suspension (Schritt c)) dann für mehrere Tage oder auch Wochen zur Herstellung des erfindungsgemäßen Transfektionsagens verwendet werden kann.Furthermore, the present invention comprises a method for producing an efficient, phosphate-based additive which facilitates transfection and which offers numerous advantages over the previously known additives. While in the calcium phosphate coprecipitation method from the prior art nucleic acid or protein and calcium phosphate are precipitated together, which, for. B. can be done by presenting a solution containing DNA and phosphate with subsequent addition of CaCl 2 , in the process according to the invention the precipitation is first carried out (step a)), the precipitate (step b)) or after resuspending the precipitate from step b) the suspension obtained (step c)) can then be used for several days or even weeks for the production of the transfection agent according to the invention.

Um die Fällung in Schritt a) zu erreichen, werden zwei Lösungen gemischt, wobei die eine Lösung Ca2+ Ionen und die andere PO4 3-, HPO4 2-, H2PO4 -, oder H3PO4, sowie gegebenenfalls F-, Cl- oder OH- enthält. Dem Fachmann ist ohne weiteres ersichtlich, daß es sich bei dem Fällungsvorgang um eine pH- und temperaturabhängige Reaktion handelt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden in Schritt a) die beiden Lösungen sofort komplett gemischt, so daß der Fällungsvorgang schlagartig abläuft.In order to achieve the precipitation in step a), two solutions are mixed, one solution being Ca 2+ ions and the other PO 4 3- , HPO 4 2- , H 2 PO 4 - , or H 3 PO 4 , and optionally F - , Cl - or OH - contains. The person skilled in the art can readily see that the precipitation process is a pH and temperature-dependent reaction. In a particularly preferred embodiment, the two solutions are immediately mixed completely in step a), so that the precipitation process takes place suddenly.

In Schritt b) wird dann, nach einer Inkubationszeit von mehreren Minuten bis Stunden, der entstandene Niederschlag abgetrennt. Das Abtrennen kann durch verschiedene, dem Fachmann geläufige, Verfahren geschehen, wie Zentrifugation (z. B. 4 krpm, 10 min. Heraeus Minifuge) oder Filtern. Der Überstand wird verworfen und das Präzipitat vor Inkubation mit der Nukleinsäure oder Protein oder Peptid oder vor der Weiterverarbeitung gegebenenfalls aufbewahrt.In step b), after an incubation period of several minutes to hours, the precipitate formed separated. The separation can be done by various means Processes known to those skilled in the art, such as centrifugation (for example 4 krpm, 10 min. Heraeus Minifuge) or filters. The supernatant is discarded and the precipitate before Incubation with the nucleic acid or protein or peptide or before further processing if necessary kept.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Präzipitat aus Schritt b) resuspendiert. Die Resuspension erfolgt in einer Lösung, die für die Weiterverarbeitung des Calcium und Phosphat enthaltenden Zusatzstoffes zum Transfektionsagens geeignet ist, wobei isotonische biokompatible Puffer, wie z. B. Hepes-gepufferte NaCl-Lösung, bevorzugt sind. Es ist hierbei zu betonen, daß das vorliegende Verfahren nicht nur das Einbringen von Nukleinsäuren in Zellen umfaßt, sondern auch ein effizientes Einführen von Proteinen und Peptiden ermöglicht.In an advantageous embodiment, the precipitate from step b) is resuspended. The Resuspension takes place in a solution that is suitable for further processing of the calcium and Phosphate-containing additive is suitable for the transfection agent, wherein isotonic biocompatible buffers such as B. Hepes-buffered NaCl solution are preferred. It should be emphasized here that the present method is not only the introduction of Nucleic acids in cells, but also an efficient introduction of proteins and Peptides enables.

Entsprechend kann in einer bevorzugten Ausführungsform das Resuspendieren des in Schritt b) erhaltenen Präzipitats in einer Lösung erfolgen, die bereits die zu transfizierende Nukleinsäure bzw. das zu transfizierende Protein oder Peptid enthält. Hierbei wird der Calciumphosphat-Bodenkörper aus Schritt b) beispielsweise durch mehrfaches Ansaugen und Ausstoßen mittels einer Pipette in der genannten Lösung suspendiert. Danach wird das Gemisch inkubiert, wobei dies bevorzugt einige Minuten bis Stunden geschieht, und anschließend zur Transfektion verwendet (Schritt i) des erfindungsgemäßen Transfektionsverfahrens). Vorzugsweise wird vor der Weiterverwendung in Schritt i) des Transfektionsverfahrens das Präzipitat aus dem genannten Gemisch abgetrennt, z. B. durch Zentrifugieren (4 krpm, 10 min. Heraeus Minifuge) oder Filtration, und nur der so erhaltene Überstand für die Transfektion verwendet.Accordingly, in a preferred embodiment, the resuspending of the in Step b) obtained precipitate in a solution that is already the one to be transfected Contains nucleic acid or the protein or peptide to be transfected. Here the Calcium phosphate soil from step b), for example by multiple suction  and ejection suspended in said solution by means of a pipette. After that it will Incubated mixture, which is preferably a few minutes to hours, and then used for transfection (step i) of the invention Transfection procedure). Before further use in step i), the The transfection method separated the precipitate from the mixture mentioned, e.g. B. by Centrifugation (4 krpm, 10 min. Heraeus Minifuge) or filtration, and only the one obtained Supernatant used for transfection.

Ebenfalls bevorzugt ist es, das Präzipitat aus Schritt b) zunächst in einer geeigneten Lösung, die keine Nukleinsäuren, Proteine oder Peptide enthält, z. B. einem biokompatiblen isotonischen Puffer (s. o.), zu resuspendieren und die Suspension anschließend mit einer Lösung zu mischen, die die zu transfizierende Nukleinsäure bzw. das zu transfizierende Protein oder Peptiden enthält, und das so erhaltene Gemisch, ggf. nach Inkubation für mehrere Minuten bis Stunden, zur Transfektion gemäß Schritt i) des erfindungsgemäßen Transfektionsverfahrens einzusetzen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Präzipitat aus dem Gemisch zunächst durch Zentrifugieren oder Filtrieren abgetrennt, und lediglich der so erhaltene Überstand zur Transfektion verwendet.It is also preferred to first precipitate the precipitate from step b) in a suitable one Solution containing no nucleic acids, proteins or peptides, e.g. B. a biocompatible isotonic buffer (see above), and then resuspend the suspension with a Mix solution containing the nucleic acid to be transfected or the one to be transfected Contains protein or peptides, and the mixture thus obtained, if necessary after incubation for several minutes to hours for transfection according to step i) of the invention Use transfection procedures. In a preferred embodiment, the Precipitate is first separated from the mixture by centrifugation or filtration, and only the supernatant thus obtained is used for transfection.

Im Unterschied zur Calciumphosphat-Kopräzipitationsmethode wird bei den genannten bevorzugten Ausfühnungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens der Überstand zur Transfektion verwendet, während man den Bodenkörper verwirft. Dies hat gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, daß keine makroskopischen Mengen an Calciumphosphat in den Transfektionsansatz und damit in das Zellkulturmedium eingeschleppt werden, was vor allem in bezug auf die Adsorption von dort vorhandenen Proteinen problematisch sein kann (Hydroxyapatit, ein Hydroxyl-Ionen enthaltendes Calciumphosphat, wird zur Proteinreinigung eingesetzt) und außerdem die Zellhomöostase negativ beeinflußt, da sich bei der Kopräzipitationsmethode der aufgeschlämmte Calciumphosphat/DNA-Bodenkörper auf den Zellen absetzt.In contrast to the calcium phosphate coprecipitation method, the preferred embodiments of the method according to the invention the supernatant Transfection is used while discarding the soil body. This has compared to the known method the advantage that no macroscopic amounts of calcium phosphate what is brought into the transfection batch and thus into the cell culture medium be particularly problematic with regard to the adsorption of proteins present there (Hydroxyapatite, a calcium phosphate containing hydroxyl ions, becomes Protein purification used) and also negatively affects the cell homeostasis, because in the co-precipitation method, the slurried calcium phosphate / DNA soil settles on the cells.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Verwendung des erfindungsgemäßen Transfektionsagens mit dem Zusatzstoff auf Calciumphosphat-Basis führen außerdem, wie u. a. in Beispiel 3 gezeigt, zu einer verbesserten Expression der eingeführten Nukleinsäuresequenz, geringer Zellschädigung und langer Zellebensdauer nach Transfektion und damit hoher (Gesamt-)Produktausbeuten pro Kulturansatz, was einen wichtigen wirtschaftlichen Faktor darstellt.The inventive method and the use of the inventive Transfection agent with the calcium phosphate based additive also perform as u. a. shown in Example 3, for an improved expression of the introduced Nucleic acid sequence, low cell damage and long cell life after  Transfection and thus high (overall) product yields per culture approach, which one represents an important economic factor.

Es folgen Ausführungsbeispiele, die die vorliegende Erfindung näher erläutern sollen, jedoch nicht in die Erfindung einschränkender Weise zu verstehen sind.The following are exemplary embodiments which are intended to explain the present invention in more detail, but are not to be understood as restricting the invention.

Beispiel 1example 1 Transfektion von CHO-Zellen mit DNA unter Verwendung von Calciumphosphat und Ultraschallbehandlung, Optimierung von Pulsdauer und -anzahlTransfection of CHO cells with DNA using Calcium phosphate and ultrasound treatment, optimization of pulse duration and number

Zunächst wird ein DNA-enthaltendes Transfektionsagens unter Verwendung des Zusatzstoffes Calciumphosphat hergestellt. Zu diesem Zweck wird zunächst ein Calciumphosphat-Präzipitat hergestellt. Dies geschieht durch Mischen gleicher Volumina an sterilfiltrierter 0,25 M CaCl2 Lösung und 2 × HBS (0,28 M NaCl, 0,05 M HEPES, 1,5 mM Na2HPO4, mit NaOH auf pH 7,05 eingestellt). Die Reaktionsmischung wird für 10 min bei Raumtemperatur inkubiert und anschließend 10 min bei 4 krpm zentrifugiert (Heraeus Minifuge). Das entstandene Pellet wird schließlich in 1/10 des Ausgangsvolumens aufgenommen (steriler 20 mM HEPES Puffer, 150 mM NaCl (pH 7,4)) und bei 4°C gelagert.First, a DNA-containing transfection agent is made using the additive calcium phosphate. For this purpose, a calcium phosphate precipitate is first produced. This is done by mixing equal volumes of sterile-filtered 0.25 M CaCl 2 solution and 2 × HBS (0.28 M NaCl, 0.05 M HEPES, 1.5 mM Na 2 HPO 4 , adjusted to pH 7.05 with NaOH) . The reaction mixture is incubated for 10 min at room temperature and then centrifuged for 10 min at 4 krpm (Heraeus minifuge). The resulting pellet is finally taken up in 1/10 of the starting volume (sterile 20 mM HEPES buffer, 150 mM NaCl (pH 7.4)) and stored at 4 ° C.

Anschließend werden 30 µL einer resuspendierten und wie oben beschrieben hergestellten Calciumphosphat-Suspension mit 30 µg des Plasmids pCSEAP in 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7,4, gemischt, um das Transfektionsagens in einem Endvolumen von 100 µL zu erhalten. Das Plasmid pCSEAP kodiert für die sekretorische alkalische Phosphatase (SEAP). Das Plasmid enthält außerdem einen CMV-Promotor, wobei die Aktivität der SEAP im Überstand von transient transfizierten Zellen nach der Methode von Berger et al. (Berger et al., Gene 66, S. 1-10, (1988)) problemlos bestimmt werden kann. Die so erhaltenen 100 µL Transfektionsagens werden anschließend vorsichtig mit 1 mL serumfrei kultivierter CHO-Zellen (Zelldichte = 2 × 106 Zellen/mL) in einem sterilen Gefäß gemischt. Die verwendeten CHO-Zellen werden in der exponentiellen Wachstumsphase geerntet und die gewünschte Zelldichte (2 × 106 Zellen/mL) wird durch Zugabe entsprechender Mengen vorgewärmten Zellkulturmediums eingestellt. Then 30 μL of a resuspended calcium phosphate suspension prepared as described above are mixed with 30 μg of the plasmid pCSEAP in 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.4 in order to obtain the transfection agent in a final volume of 100 μL. The plasmid pCSEAP codes for the secretory alkaline phosphatase (SEAP). The plasmid also contains a CMV promoter, the activity of the SEAP in the supernatant of transiently transfected cells using the method of Berger et al. (Berger et al., Gene 66, pp. 1-10, (1988)) can be easily determined. The 100 µL transfection agent thus obtained is then carefully mixed with 1 mL serum-free cultured CHO cells (cell density = 2 × 10 6 cells / mL) in a sterile vessel. The CHO cells used are harvested in the exponential growth phase and the desired cell density (2 × 10 6 cells / mL) is set by adding appropriate amounts of preheated cell culture medium.

Anschließend werden die transfizierten Zellen unmittelbar einer Ultraschallbehandlung mit einem Bandelin Beschallungsgerät (UW 2070 mit Stufenhorn SH 70 G und HF-Generator GM 2070) unterzogen, wobei eine (Mikro-)Spitze mit 3 mm Durchmesser verwendet wird. Die Spitze wird vor der Verwendung mit 70% Ethanol desinfiziert. Nach 48 Stunden unter Standardexpressionsbedingungen (37°C) werden 100 µL des Ansatzes entnommen und 10 min bei 65°C hitzeinaktiviert. Anschließend wird die SEAP-Aktivität nach dem o. g. Standardverfahren bestimmt.The transfected cells are then immediately subjected to an ultrasound treatment a Bandelin sound system (UW 2070 with step horn SH 70 G and HF generator GM 2070), using a (micro) tip with a 3 mm diameter. The tip is disinfected with 70% ethanol before use. After 48 hours under Standard expression conditions (37 ° C) are taken from 100 µL of the mixture and 10 min heat inactivated at 65 ° C. Then the SEAP activity after the above-mentioned. Standard procedure determined.

Um eine optimale Transfektionseffizienz zu erreichen, werden Optimierungsexperimente mit einer variierenden Anzahl von Ultraschall-Pulsen sowie verschiedenen Ultraschall- Pulslängen durchgeführt. Die Schallenergie beträgt bei jedem dieser Experimente 40% der Maximalamplitude. Dabei werden die folgenden, in Tabelle 1 genannten, Ansätze untersucht:In order to achieve optimal transfection efficiency, optimization experiments are carried out with a varying number of ultrasound pulses as well as different ultrasound Pulse lengths performed. The sound energy in each of these experiments is 40% of the Maximum amplitude. The following approaches, listed in Table 1, are used examined:

Tabelle 1 Table 1

Die Ergebnisse der in Tabelle 1 gezeigten Experimente sind in Abb. 3 wiedergegeben. Die Experimente belegen, daß unter den gegebenen Versuchsbedingungen längere Beschallungszeiten (0,2 s) eine deutliche niedrigere Transfektionseffizienz bewirken, wobei eine steigende Zahl von Pulsen sich bei höherer Pulslänge ebenfalls negativ bemerkbar macht. Die gezeigten Experimente ermöglichen dem Fachmann eine Optimierung und Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens an verschiedene Transfektionssysteme. The results of the experiments shown in Table 1 are shown in Fig. 3. The experiments prove that under the given test conditions, longer sonication times (0.2 s) result in a significantly lower transfection efficiency, with an increasing number of pulses also having a negative effect with a longer pulse length. The experiments shown enable the person skilled in the art to optimize and adapt the method according to the invention to different transfection systems.

Beispiel 2Example 2 Transfektion von CHO-Zellen mit DNA unter Verwendung von Calciumphosphat und Ultraschallbehandlung, Optimierung von Pulsdauer und -energieTransfection of CHO cells with DNA using Calcium phosphate and ultrasound treatment, optimization of pulse duration and energy

In diesem Ausführungsbeispiel wurde für das gegebene System CHO-Zellen/pCSEAP- Plasmid eine Optimierung der Pulsenergie in Verbindung mit einer unterschiedlichen Anzahl von Ultraschallpulsen vorgenommen. Die Herstellung des CaPi-Präzipitates sowie des Transfektionsagens erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Tabelle 2 stellt die verschiedenen Versuchsansätze schematisch dar. Es wurde jeweils eine konstante Pulsdauer von 0,1 s verwendet.In this exemplary embodiment, an optimization of the pulse energy was carried out in connection with a different number of ultrasonic pulses for the given system CHO cells / pCSEAP plasmid. The CaP i precipitate and the transfection agent were prepared as described in Example 1. Table 2 shows the various experimental approaches schematically. A constant pulse duration of 0.1 s was used in each case.

Tabelle 2 Table 2

Die Ergebnisse der in Tabelle 2 wiedergegebenen Experimente sind in Abb. 4 dargestellt. Es zeigt sich, daß für das verwendete System bei einer Pulsdauer von 0,1 s, einer Pulsenergie von 40% Leistung (Geräteeinstellung beim Bandelin Sonifier) und zwei Pulsen eine besonders hohe Transfektionseffizienz erzielt wird. The results of the experiments shown in Table 2 are shown in Fig. 4. It shows that a particularly high transfection efficiency is achieved for the system used with a pulse duration of 0.1 s, a pulse energy of 40% power (device setting for the Bandelin Sonifier) and two pulses.

Beispiel 3Example 3 Transfektion von CHO-Zellen mit DNA unter Verwendung von Calciumphosphat und Ultraschallbehandlung, Optimierung der Expressionsdauer sowie der DNA- und Calciumphosphat-MengeTransfection of CHO cells with DNA using Calcium phosphate and ultrasound treatment, optimization of the Expression duration and the amount of DNA and calcium phosphate

Die Versuchsbedingungen sind identisch zu denen unter Beispiel 1 angegebenen, mit dem Unterschied, daß im Rahmen der Experimente die Menge an Plasmid (pCSEAP) und an Calciumphosphat, sowie die Expressionsdauer variiert wird. Tabelle 3 stellt die verschiedenen Versuchsansätze schematisch dar. Die Plasmidkonzentration der Stammlösung beträgt 1 mg/mL, die Calciumphosphat-Lösung wurde hergestellt wie unter Beispiel 1 beschrieben.The test conditions are identical to those given in Example 1, with the Difference that the amount of plasmid (pCSEAP) and an Calcium phosphate, as well as the expression duration is varied. Table 3 shows the different experimental approaches schematically. The plasmid concentration of Stock solution is 1 mg / mL, the calcium phosphate solution was prepared as below Example 1 described.

Tabelle 3 Table 3

Die Ergebnisse der in Tabelle 3 schematisch aufgelisteten Experimente sind in Abb. 5 dargestellt. Auf der Ordinate ist die absolute SEAP-Aktivität [mU] aufgetragen, auf der Abszisse sind die Nummern der entsprechenden Ansätze vermerkt. Es wurden, außer in Ansatz 1 und 17, jeweils drei Expressionszeiten, 24 h, 48 h und 72 h, gemessen. Es stellt sich heraus, daß die Zellen auch nach drei Tagen noch in der Lage waren, Proteine zu produzieren und daß die Verwendung von 40 µL Plasmid (1 mg/mL) und 20 µL Calciumphosphat-Suspension zu optimaler Expression des Enzyms und geringer Zellschädigung und damit zu den höchsten Produktausbeuten führt.The results of the experiments schematically listed in Table 3 are shown in Fig. 5. The absolute SEAP activity [mU] is plotted on the ordinate, the numbers of the corresponding approaches are noted on the abscissa. Except in batches 1 and 17, three expression times, 24 h, 48 h and 72 h, were measured in each case. It turns out that the cells were still able to produce proteins even after three days and that the use of 40 .mu.L plasmid (1 mg / mL) and 20 .mu.L calcium phosphate suspension for optimal expression of the enzyme and little cell damage and thus leading to the highest product yields.

Beispiel 4Example 4 Transfektion von CHO-Zellen mit DNA unter Verwendung von Calciumphosphat und Ultraschallbehandlung, Einsatz von HEK 293-ZellenTransfection of CHO cells with DNA using Calcium phosphate and ultrasound treatment, use of HEK 293 cells

Bei diesem Versuch werden HEK 293-Zellen anstelle von CHO-Zellen eingesetzt, um die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Transfektionsverfahrens auf verschiedene Zellinien zu dokumentieren. Dazu werden HEK 293-Zellen in DMEM-Medium, das 10% fetales Kälberserum enthält, kultiviert. Anschließend werden die Zellen unter Verwendung einer enzymfreien Dissoziationslösung (Sigma) geerntet und abzentrifugiert. Dann werden die Zellen in serumfreiem Medium resuspendiert, so daß eine Zelldichte von 2 × 106 Zellen/mL resultiert. Anschließend werden 30 µg pCSEAP in 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7,4, mit 30 µL der unter Beispiel 1 beschriebenen Calciumphosphat-Suspension gemischt, so daß ein Endvolumen von 100 µL resultiert. Zu dieser Mischung wird 1 mL Zellsuspension hinzugefügt, anschließend wird der Ansatz in ein Inkubationsgefäß überführt. Schließlich wird 2 × 0,1 s mit 40% Leistung mit dem Bandelin Ultraschallgerät unter Verwendung einer 3 mm-Spitze beschallt. Nach 48 h Inkubationszeit (Expression) werden 100 µL des Ansatzes entnommen und auf SEAP-Aktivität untersucht. Das Ergebnis ist eine Aktivität von 1,275 mU SEAP-Gesamtaktivität. Dieses Experiment belegt, daß auch andere Zellinien als CHO-Zellen im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. In this experiment, HEK 293 cells are used instead of CHO cells in order to document the applicability of the transfection method according to the invention to different cell lines. For this purpose, HEK 293 cells are cultivated in DMEM medium, which contains 10% fetal calf serum. The cells are then harvested using an enzyme-free dissociation solution (Sigma) and centrifuged. Then the cells are resuspended in serum-free medium, so that a cell density of 2 × 10 6 cells / mL results. 30 μg of pCSEAP in 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.4 are then mixed with 30 μL of the calcium phosphate suspension described in Example 1, so that a final volume of 100 μL results. 1 mL cell suspension is added to this mixture, then the mixture is transferred to an incubation vessel. Finally, 2 × 0.1 s with 40% power is sonicated with the Bandelin ultrasound device using a 3 mm tip. After 48 h of incubation (expression), 100 μL of the mixture are removed and examined for SEAP activity. The result is an activity of 1.275 mU total SEAP activity. This experiment proves that cell lines other than CHO cells can also be used in the context of the present invention.

Beispiel 5Example 5 Transfektion von CHO-Zellen mit DNA unter Verwendung verschiedener Calciumphosphat-Fraktionen und UltraschallbehandlungTransfection of CHO cells with DNA using various Calcium phosphate fractions and ultrasound treatment

30 µg pCSEAP in 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7,4 werden mit 20 µL CaPi- Suspension (hergestellt wie in Beispiel 1) gemischt, so daß ein Gesamtvolumen von 100 µL resultiert. Anschließend wird die Suspension 5 min bei 13 krpm zentrifugiert (Heraeus Minifuge). Der Überstand wird dann direkt zur Transfektion eingesetzt; das Pellet wird in 100 µL 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.4 resuspendiert und anschließend ebenfalls zur Transfektion eingesetzt. Die so erhaltenen 2 × 100 µL Transfektionsagens werden anschließend jeweils vorsichtig mit 1 mL serumfrei kultivierter CHO-Zellen (Zelldichte 2 × 106 Zellen/mL) in einem sterilen Gefäß gemischt. Die verwendeten CHO-Zellen werden in der exponentiellen Wachstumsphase geerntet und die gewünschte Zelldichte wird durch Zugabe entsprechender Mengen vorgewärmten Zellkulturmediums eingestellt. Anschließend werden die zu transfizierenden Zellen unmittelbar einer Ultraschallbehandlung mit einem Bandelin Beschallungsgerät (Bandelin, Berlin) unterzogen, wobei 2 × 0,1 s bei 40% Leistung beschallt wird und eine (Mikro-)Spitze mit 3 mm Durchmesser verwendet wird. Die Spitze wird vor der Verwendung mit 70% Ethanol desinfiziert. Nach 40 Stunden unter Standardexpressionsbedingungen (37°C) werden 100 µL des Ansatzes entnommen und 10 min bei 65°C hitzeinaktiviert. Anschließend wird die SEAP-Aktivität nach einem Standardverfahren bestimmt. Tabelle 4 stellt die verschiedenen Versuchsansätze schematisch dar.30 µg pCSEAP in 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.4 are mixed with 20 µL CaP i suspension (prepared as in Example 1), so that a total volume of 100 µL results. The suspension is then centrifuged for 5 min at 13 krpm (Heraeus minifuge). The supernatant is then used directly for transfection; the pellet is resuspended in 100 µL 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.4 and then also used for transfection. The 2 × 100 µL transfection agent thus obtained are then carefully mixed with 1 mL serum-free cultured CHO cells (cell density 2 × 10 6 cells / mL) in a sterile vessel. The CHO cells used are harvested in the exponential growth phase and the desired cell density is set by adding appropriate amounts of preheated cell culture medium. The cells to be transfected are then immediately subjected to an ultrasound treatment using a Bandelin sonication device (Bandelin, Berlin), sonicating 2 × 0.1 s at 40% power and using a (micro) tip with a diameter of 3 mm. The tip is disinfected with 70% ethanol before use. After 40 hours under standard expression conditions (37 ° C.), 100 μL of the mixture are removed and heat inactivated at 65 ° C. for 10 minutes. The SEAP activity is then determined using a standard procedure. Table 4 shows the various experimental approaches schematically.

Tabelle 4 Table 4

Die Ergebnisse der in Tabelle 4 schematisch dargestellten Versuchsreihe sind in Abb. 6 wiedergegeben. Es zeigt sich, daß die Verwendung des Überstandes nach Mischen einer Calciumphosphat-Suspension mit DNA und Abzentrifugieren zur Transfektion weitaus besser geeignet ist, als der hohe Konzentrationen an Calciumphosphat enthaltende resuspendierte Bodenkörper (Pellet) (s. Ansatz Nr. 6).The results of the test series shown schematically in Table 4 are shown in Fig. 6. It is shown that the use of the supernatant after mixing a calcium phosphate suspension with DNA and centrifuging for transfection is far more suitable than the resuspended soil body (pellet) containing high concentrations of calcium phosphate (see approach No. 6).

Beispiel 6Example 6 Transfektion von CHO-Zellen mit DNA unter Verwendung von Calciumphosphat und ScherkräftenTransfection of CHO cells with DNA using Calcium phosphate and shear forces

Unter serumfreien Bedingungen kultivierte CHO-Zellen werden in der exponentiellen Wachstumsphase geerntet und auf eine Zelldichte von 2 × 106 Zellen/mL gebracht. Die Herstellung des Zusatzstoffes erfolgt wie in Beispiel 1 angegeben. Anschließend werden 30 µg pCSEAP mit 20 µL bzw. 200 µL Calciumphosphat-Suspension gemischt und zu 1 mL Zellsuspension gegeben. Anschließend wird die Mischung in eine 1 mL-Spritze, bestückt mit einer 0,4 × 20 mm Hohlnadel, aufgesaugt. Anschließend wird die Suspension mehrfach ausgestoßen und wieder aufgesaugt (s. Tabelle). Nach 20 h Inkubation werden 50 µL des 10 min bei 65°C hitzeinaktivierten Kulturmediums entnommen und eine SEAP- Aktivitätstest durchgeführt. In diesem Fall wurde die Absorption bei 405 nm nach 2 h Inkubation bei 37°C bestimmt. Tabelle 5 zeigt eine Zusammenstellung der durchgeführten Experimente.CHO cells cultured under serum-free conditions are harvested in the exponential growth phase and brought to a cell density of 2 × 10 6 cells / mL. The additive is prepared as indicated in Example 1. Then 30 µg pCSEAP are mixed with 20 µL or 200 µL calcium phosphate suspension and added to 1 mL cell suspension. The mixture is then drawn into a 1 mL syringe equipped with a 0.4 × 20 mm hollow needle. The suspension is then expelled several times and sucked up again (see table). After 20 h of incubation, 50 μL of the culture medium heat-inactivated at 65 ° C. for 10 min are removed and a SEAP activity test is carried out. In this case, the absorption at 405 nm was determined after 2 h of incubation at 37 ° C. Table 5 shows a summary of the experiments carried out.

Tabelle 5 Table 5

Die Ergebnisse der in Tabelle 5 aufgeführten Versuche sind in Abb. 7 dargestellt. Eine Kombination von 200 µL Calciumphosphat-Suspension mit 8-maligem Einsaugen und Ausstoßen erwies sich als optimal für die Maximierung der Transfektionsausbeute des verwendeten Systems.The results of the tests listed in Table 5 are shown in Fig. 7. A combination of 200 µL calcium phosphate suspension with 8 aspirations and expulsions proved to be optimal for maximizing the transfection yield of the system used.

Beispiel 7Example 7 Transfektion von CHO-Zellen mit DNA unter Verwendung von Calciumphosphat und Ultraschall, Optimierung der BeschallungszeitenTransfection of CHO cells with DNA using Calcium phosphate and ultrasound, optimization of sonication times

Unter serumfreien Bedingungen kultivierte CHO-Zellen werden in der exponentiellen Wachstumsphase geerntet und auf eine Zelldichte von 2 × 106 Zellen/mL gebracht. Die Herstellung des Zusatzstoffes erfolgt wie in Beispiel 1 angegeben. Anschließend werden 10 µg pCSEAP mit 10 µL Calciumphosphat-Suspension gemischt und zu 1 mL Zellsuspension gegeben. Die Zellsuspension wird mit 70% Leistung bei verschiedenen Beschallungszeiten beschallt (s. Tabelle 6). Nach 20 h Inkubation werden 50 µL des 10 min bei 65°C hitzeinaktivierten Kulturmediums entnommen und eine SEAP-Aktivitätstest durchgeführt. In diesem Fall wurde die Absorption bei 405 nm nach 2 h Inkubation bei 37°C bestimmt. Tabelle 6 zeigt eine Zusammenstellung der durchgeführten Experimente.CHO cells cultured under serum-free conditions are harvested in the exponential growth phase and brought to a cell density of 2 × 10 6 cells / mL. The additive is prepared as indicated in Example 1. Then 10 µg pCSEAP are mixed with 10 µL calcium phosphate suspension and added to 1 mL cell suspension. The cell suspension is sonicated at 70% output with different sonication times (see Table 6). After 20 h of incubation, 50 μL of the culture medium heat-inactivated at 65 ° C. for 10 min are removed and a SEAP activity test is carried out. In this case, the absorption at 405 nm was determined after 2 h of incubation at 37 ° C. Table 6 shows a summary of the experiments carried out.

Tabelle 6 Table 6

Die Ergebnisse der in Tabelle 6 aufgeführten Experimente sind in Abb. 8 dargestellt. wie aus Abb. 8 ersichtlich, erzeugt für das verwendete System bei 70% (Schall-) Leistung eine Beschallungszeit von 0,5 s maximale Transfektionsausbeuten. The results of the experiments listed in Table 6 are shown in Fig. 8. As can be seen in Fig. 8, the sonication time for the system used at 70% (sound) power is 0.5 s maximum transfection yields.

Beispiel 8Example 8 Transfektion im DurchflußverfahrenFlow transfection

Es wird ein Transfektionsansatz analog zu Beispiel 5 angesetzt, wobei ein Volumen von 35 ml Zellsuspension eingesetzt wird. Die verwendeten CHO-Suspensionszellen stammten aus einer Spinnerkultur. Die Zellen werden mit frischem Medium auf eine Zelldichte von 2 × 106 Zellen/mL eingestellt und mit dem Transfektionsagens gemischt. Die Mischung wird mittels einer Schlauchpumpe durch die Reservoirkammer, die eine 6 mm Ultraschallspitze enthält, geleitet. Die Flußrate wird auf 30 mL/min eingestellt, die Schalleistung wird auf 40% der Maximalamplitude eingestellt. Die Pulsdauer beträgt 0,1 s, wobei diese durch Pausen von 0,9 s unterbrochen werden. Im Mittel erhält so jeder mL Zellsuspension zwei Pulse von 0,1 s Dauer. Sechs mittlere Fraktionen von je 1 mL werden separat gesammelt und 100 µL davon nach 40 h Inkubation bzw. Expression entnommen. Anschließend wird die SEAP-Aktivität nach dem genannten Standardverfahren bestimmt.A transfection batch analogous to example 5 is set up, a volume of 35 ml of cell suspension being used. The CHO suspension cells used came from a spinner culture. The cells are adjusted to a cell density of 2 × 10 6 cells / mL with fresh medium and mixed with the transfection agent. The mixture is passed through the reservoir chamber, which contains a 6 mm ultrasound tip, using a peristaltic pump. The flow rate is set to 30 mL / min, the sound power is set to 40% of the maximum amplitude. The pulse duration is 0.1 s, which are interrupted by pauses of 0.9 s. On average, each mL of cell suspension receives two pulses lasting 0.1 s. Six medium fractions of 1 mL each are collected separately and 100 µL of them are removed after 40 h of incubation or expression. The SEAP activity is then determined using the standard method mentioned.

Die Ergebnisse der o. g. Experimente sind in Abb. 9 dargestellt, die die Aktivität von 6 entnommenen Fraktionen zu je 1 mL zeigt. Die erreichten Transfektionsraten im erfindungsgemäß durchgeführten Transfektionsverfahren im Durchfluß sind demzufolge ähnlich hoch wie die in den stationären Ansätzen erzielten und zeigen, daß bei im Durchflußverfahren transfizierten Zellen ein konstant hohes Expressionsniveau erreicht wird.The results of the above experiments are shown in Fig. 9, which shows the activity of 6 removed fractions of 1 mL each. The transfection rates achieved in the flow-through transfection method according to the invention are consequently similar to those achieved in the stationary batches and show that a constant high level of expression is achieved in cells transfected in the flow-through method.

Claims (20)

1. Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen, das folgende Schritte umfaßt:
  • a) Mischen der Zellen in Suspension mit einem Transfektionsagens, das die einzubringende Nukleinsäure oder das einzubringende Protein oder Peptid sowie einen Calcium und Phosphat umfassenden Zusatzstoff enthält,
  • b) Behandlung des in Schritt i) erhaltenen Gemisches mit Ultraschall oder Scherkräften.
1. A method for introducing nucleic acids and proteins or peptides into eukaryotic cells, comprising the following steps:
  • a) mixing the cells in suspension with a transfection agent which contains the nucleic acid or the protein or peptide to be introduced and an additive comprising calcium and phosphate,
  • b) treatment of the mixture obtained in step i) with ultrasound or shear forces.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt ii) und gegebenenfalls auch der Schritt i) in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, wherein step ii) and optionally also the Step i) is carried out in a continuous process. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei es sich bei der einzubringenden Nukleinsäure um ein Oligo- oder Polynukleotid, ssRNA, dsRNA, ssDNA oder dsDNA handelt.3. The method according to any one of claims 1 or 2, wherein it is in the nucleic acid to be introduced around an oligonucleotide or polynucleotide, ssRNA, dsRNA, ssDNA or dsDNA. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das einzubringende Protein ein Prion oder ein Fragment eines Proteins ist.4. The method according to any one of claims 1-3, wherein the protein to be introduced Is prion or a fragment of a protein. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die verwendeten Zellen adhärente Zellen sind.5. The method according to any one of claims 1-4, wherein the cells used are adherent Are cells. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die verwendeten Zellen nicht- adhärente Zellen sind.6. The method according to any one of claims 1-5, wherein the cells used are non- are adherent cells. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Ultraschallexposition in Schritt ii) in Zyklen durchgeführt wird.7. The method according to any one of claims 1-6, wherein the ultrasonic exposure in step ii) is carried out in cycles. 8. Mit Proteinen oder Nukleinsäuren transfizierte Zellen, erhältlich bzw. erhalten durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-7. 8. Cells transfected with proteins or nucleic acids, obtainable or obtained from a method according to any one of claims 1-7.   9. Verfahren zur Herstellung eines Calcium und Phosphat umfassenden Zusatzstoffes für ein Transfektionsagens zum Einbringen von Nukleinsäuren oder Proteinen und Peptiden in eukaryontische Zellen, welches folgende Schritte umfaßt:
  • a) Mischen einer Ca2+-Ionen enthaltenden Lösung mit einer Pi und gegebenenfalls X enthaltenden Lösung, so daß in der Mischung ein Präzipitat entsteht, wobei Pi Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat oder Phosphorsäure ist und X Cl-, F- oder OH- ist, und Inkubieren des Gemisches zur Bildung eines Calcium und Phosphat enthaltenden Präzipitats;
  • b) Abtrennen des entstandenen Präzipitats aus dem Gemisch von Schritt a) und Verwerfen des Überstandes;
  • c) gegebenenfalls Resuspendieren des in Schritt b) erhaltenen Präzipitats.
9. A process for producing a calcium and phosphate-containing additive for a transfection agent for introducing nucleic acids or proteins and peptides into eukaryotic cells, which comprises the following steps:
  • a) Mixing a solution containing Ca 2+ ions with a solution containing P i and optionally X, so that a precipitate is formed in the mixture, where P i is phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate or phosphoric acid and X is Cl - , F - or OH - and incubating the mixture to form a calcium and phosphate-containing precipitate;
  • b) separating the resulting precipitate from the mixture from step a) and discarding the supernatant;
  • c) optionally resuspending the precipitate obtained in step b).
10. Verfahren zur Herstellung eines Transfektionsagens zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen, umfassend:
  • a) Mischen einer Ca2+-Ionen enthaltenden Lösung mit einer Pi und gegebenenfalls X enthaltenden Lösung, so daß in der Mischung ein Präzipitat entsteht, wobei Pi Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat oder Phosphorsäure ist und X Cl-, F- oder OH- ist, und Inkubieren des Gemisches zur Bildung eines Calcium und Phosphat enthaltenden Präzipitats;
  • b) Abtrennen des entstandenen Präzipitats aus dem Gemisch von Schritt a) und Verwerfen des Überstandes;
  • c) Resuspendieren des in Schritt b) erhaltenen Präzipitats mit einer die Nukleinsäure oder das Protein oder Peptid enthaltenden Lösung und gegebenenfalls Abtrennen und Verwerfen des Präzipitats; oder
  • d) Resuspendieren des in Schritt b) erhaltenen Präzipitats, sowie anschließendes Mischen des resuspendierten Präzipitats mit einer die Nukleinsäure oder das Protein oder Peptid enthaltenden Lösung und gegebenenfalls Abtrennen und Verwerfen des Präzipitats.
10. A method for producing a transfection agent for introducing nucleic acids and proteins or peptides into eukaryotic cells, comprising:
  • a) Mixing a solution containing Ca 2+ ions with a solution containing P i and optionally X, so that a precipitate is formed in the mixture, where P i is phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate or phosphoric acid and X is Cl - , F - or OH - and incubating the mixture to form a calcium and phosphate-containing precipitate;
  • b) separating the resulting precipitate from the mixture from step a) and discarding the supernatant;
  • c) resuspending the precipitate obtained in step b) with a solution containing the nucleic acid or the protein or peptide and optionally separating and discarding the precipitate; or
  • d) resuspending the precipitate obtained in step b), and then mixing the resuspended precipitate with a solution containing the nucleic acid or the protein or peptide and optionally separating and discarding the precipitate.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, bei dem der Zusatzstoff bzw. das Transfektionsagens nach einem Verfahren gemäß Anspruch 10 bzw. 11 herstellbar ist. 11. The method according to any one of claims 1-7, wherein the additive or Transfection agent can be produced by a method according to claim 10 or 11 is.   12. Zusatzstoff, der die Aufnahme von Nukleinsäuren oder Proteinen und Peptiden in eukaryontische Zellen fördert, oder Transfektionsagens zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen, erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10.12. Additive that prevents the uptake of nucleic acids or proteins and peptides promotes eukaryotic cells, or transfection agent for the introduction of Nucleic acids and proteins or peptides in eukaryotic cells available by a method according to claim 9 or 10. 13. Verwendung des Zusatzstoffes oder des Transfektionsagens gemäß Anspruch 13 in einem Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen.13. Use of the additive or the transfection agent according to claim 13 in a method for introducing nucleic acids and proteins or peptides into eukaryotic cells. 14. Vorrichtung zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen, die folgende Komponenten umfaßt:
  • a) eine Ultraschallkammer mit einer Ultraschallquelle
  • b) einen Abfluß und einen Zufluß, die jeweils mit der Ultraschallkammer verbunden sind
  • c) eine an den Zufluß angeschlossene Reservoirkammer, die gegebenenfalls ein Gemisch aus eukaryontischen Zellen mit einem Transfektionsagens, wie in Anspruch 1 definiert, enthält.
14. Device for introducing nucleic acids and proteins or peptides into eukaryotic cells, comprising the following components:
  • a) an ultrasound chamber with an ultrasound source
  • b) a drain and an inflow, each connected to the ultrasonic chamber
  • c) a reservoir chamber connected to the inflow and optionally containing a mixture of eukaryotic cells with a transfection agent as defined in claim 1.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der die Ultraschallquelle eine Metallspitze ist.15. The apparatus of claim 15, wherein the ultrasound source is a metal tip. 16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, bei der die Reservoirkammer über den Abfluß mit einem Kulturgefäß oder Bioreaktor verbunden ist.16. The device according to one of claims 14 or 15, wherein the reservoir chamber is connected via the drain to a culture vessel or bioreactor. 17. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14-16, bei der die Reservoirkammer einen Abfluß und einen Zufluß aufweist.17. The device according to any one of claims 14-16, wherein the reservoir chamber one Outflow and has an inflow. 18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14-17, bei der der Abfluß und der Zufluß durch Pumpen geregelt werden.18. The apparatus according to any one of claims 14-17, wherein the drain and the inflow be regulated by pumps. 19. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14-18, bei der die Ultraschallkammer ein Ultraschallbad ist. 19. The device according to any one of claims 14-18, wherein the ultrasonic chamber Is ultrasonic bath.   20. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14-19 in einem Verfahren zum Einbringen von Nukleinsäuren und Proteinen oder Peptiden in eukaryontische Zellen.20. Use of a device according to one of claims 14-19 in one Process for the introduction of nucleic acids and proteins or peptides into eukaryotic cells.
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