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轉染技術是指將外源分子如DNA,RNA等導入真核細胞的技術,它是研究基因表達調控,突變分析等的常規工具。隨著功能研究的興起,其應用越來越廣泛。以下就向大家介紹一些轉染的技術要點及市面上主要的轉染試劑類型的選擇。
常規轉染技術可分為兩大類,一類是瞬時轉染,一類是穩定轉染(*轉染)。前者外源DNA/RNA不整合到宿主染色體中,因此一個宿主細胞中可存在多個拷 貝數,產生高水平的表達,但通常只持續幾天,多用于啟動子和其它調控元件的分析。一般來說,超螺旋質粒DNA轉染效率較高,在轉染后24-96小時內(依 賴于各種不同的構建)分析結果,常常用到一些報告系統如熒光蛋白,β半乳糖苷酶等來幫助檢測。后者也稱穩定轉染,外源DNA既可以整合到宿主染色體中,也 可能作為一種游離體(episome)存在。盡管線性DNA比超螺旋DNA轉入量低但整合率高。外源DNA整合到染色體中概率很小,大約1/104轉染細 胞能整合,通常需要通過一些選擇性標記,如來氨丙基轉移酶(APH;*抗性基因),潮霉素B磷酸轉移酶(HPH),胸苷激酶(TK)等反復篩選,得到 穩定轉染的同源細胞系。
轉染效率收多種因素影響,主要因素有下面幾個:
1. 細胞培養物
健康的細胞培養物是成功轉染的基礎。不同細胞有不同的培養基,血清和添加物。低的細胞代數(<50)能確?;蛐筒蛔?。高的轉染效率需要一定的細胞 密度,一般的轉染試劑都會有專門的說明。*在轉染前24小時分細胞,這將提供正常細胞代謝,增加對外源DNA攝入的可能。一定要避免細菌,支原體或真菌 的污染。
2. 血清
大多數培養基在使用前需要加血清。胎牛血清(FCS)經常用到,便宜一點的有馬或牛血清。通常的,血 清是一種包含生長因子及其它輔助因子的不確切成分的添加物,對不同細胞的生長作用有很大的差別。血清質量的變化直接影響轉染效率。因此在轉染前建議先測 (轉右)試出對細胞生長良好的血清批號,轉染時用同一批號的血清,并同時做負對照(不加轉染試劑及外源DNA)以測試細胞生長是否正常。有些轉染技術如脂 質體轉染在有血清存在情況下效率很低,因此在轉染前要除血清。但有些對此敏感的細胞如原代細胞會受到損傷,甚至死亡導致轉染效率極低。
3. 載體構建
轉染載體的構建(病毒載體,質粒DNA,RNA,PCR產物,寡核苷酸等)也影響轉染結果。病毒載體對特定宿主細胞感染效率較高,但不同病毒載體有其特定 的宿主,有的還要求特定的細胞周期,如逆轉錄病毒需侵染分裂期的宿主細胞,此外還需考慮一些安全問題(如基因污染)。除載體構建外,載體的形態及大小對轉 染效率也有不同的影響,如前面提到的超螺旋及線性DNA對瞬時和穩定轉染的影響。如果基因產物對細胞有毒性作用,轉染也很難進行,因此選擇組成或可調控, 強度合適的啟動子也很重要,同時做空載體及其它基因的相同載體構建的轉染正對照可排除毒性影響的干擾。
4. DNA質量
DNA質量對轉染效率影響非常大。一般的轉染技術(如脂質體等)基于電荷吸引原理,如果DNA不純,如帶少量的鹽離子,蛋白,代謝物污染都會顯著影響轉染 復合物的有效形成及轉染的進行。核酸純化世界一品牌德國QIAGEN公司提供的超純質粒抽提試劑盒,能達到兩倍2x CsCl梯度離心以上的純度效果,使您不必為DNA質量操心。此外,對一些內毒素敏感的細胞(如原代細胞,懸浮細胞和造血細胞),QIAGEN還提供可去 除內毒素污染的質粒抽提試劑盒,在質粒抽提過程中有效去除脂多糖分子,保證理想的轉染效果。
5.轉染技術
轉染技術的選擇對轉染結果影響也很大,許多轉染方法需要優化DNA與轉染試劑比例,細胞數量,培養及檢測時間等。一些傳統的轉染技術,如DEAE右旋糖苷法,磷酸鈣法,電穿孔法,脂質體法各有利弊,其主要原理及應用特點見下:
轉染方法 原理 應用 特點
DEAE-右旋糖苷法
帶正電的DEAE-右旋糖苷與核酸帶負電的磷酸骨架相互作用形成的復合物被細胞內吞 瞬時性轉染 相對簡便、結果可重復但對細胞有一定的毒副作用,轉染時需除血清
磷酸鈣法
磷酸鈣DNA復合物吸附細胞膜被細胞內吞 穩定轉染,瞬時性轉染 不適用于原代細胞,操作簡便但重復性差,有些細胞不適用。
電穿孔法
高脈沖電壓破壞細胞膜電位,DNA通過膜上形成的小孔導入 穩定轉染,瞬時性轉染,所有細胞 適用性廣但細胞致死率高,DNA和細胞用量大,需根據不同細胞類型優化電穿孔實驗條件
陽離子性的脂質體法
帶正電的脂質體與核酸帶負電的磷酸基團形成復合物被細胞內吞穩定轉染
瞬時性轉染,所有細胞 適用性廣,轉染效率高,重復性好但轉染時需除血清
轉染效果隨細胞類型變化大
病毒介導法
逆轉錄病毒 通過侵染宿主細胞將外源基因整合到染色體中穩定轉染,特定宿主細胞 可用于難轉染的細胞、原代細胞,體內細胞等,但攜帶基因不能太大
細胞需處分裂期,需考慮安全因素 ,腺病毒 瞬時轉染,特定宿主細胞 可用于難轉染的細胞,需考慮安全因素。
Biolistic 顆粒傳遞法
將DNA用顯微重金屬顆粒沉淀,再將包被好的顆粒用彈道裝置投射入細胞,DNA在胞內逐步釋放,表達瞬時性轉染 可用于:人的表皮細胞,纖維原細胞,淋巴細胞系以及原代細胞
顯微注射法
用 顯微操作將DNA直接注入靶細胞核 穩定轉染,瞬時性轉染 轉染細胞數有限,多用于工程改造或轉基因動物的胚胎細胞 。
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