細(xì)胞轉(zhuǎn)染是指將外源分子(如DNA、RNA等)導(dǎo)入真核細(xì)胞的技術(shù)。目前,其已成為實驗室工作中最常涉及的基本方法,是研究基因表達調(diào)控、突變分析等的常規(guī)工具。
轉(zhuǎn)染方法大致可分為物理介導(dǎo)(如電穿孔法、顯微注射和基因槍等)、化學(xué)介導(dǎo)(脂質(zhì)體及其代替物、磷酸鈣等)和生物介導(dǎo)(各類病毒,包括腺病毒、慢病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺相關(guān)病毒等)三類途徑。
細(xì)胞轉(zhuǎn)染又分為瞬時轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染,瞬時轉(zhuǎn)染是指外源基因進入受體細(xì)胞后,存在于游離的載體上,不整合到細(xì)胞的染色體上,基因表達維持時間較短,通常在96h以內(nèi);
穩(wěn)定轉(zhuǎn)染是指DNA整合到宿主細(xì)胞的染色體中,使宿主細(xì)胞可長期表達目的基因。
目前,大多采用依據(jù)不同質(zhì)粒載體含有的抗性標(biāo)志選用相應(yīng)的抗生素對靶細(xì)胞進行篩選,常用的抗生素有嘌呤霉素(Puromycin)、G418(Geneticin)等。
1、主要有下面幾種
化學(xué)法:磷酸鈣法、DEAE-右旋糖苷法、陽離子脂質(zhì)體法;
物理法:電穿孔法、顯微注射法、biolistic顆粒傳遞法;
病毒介導(dǎo)法:逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺病毒
A. 陽離子脂質(zhì)體法:帶正電的脂質(zhì)體與核酸帶負(fù)電的磷酸基團形成復(fù)合物被細(xì)胞內(nèi)吞。
特點:簡單通用,適用性廣,轉(zhuǎn)染效率高,重復(fù)性好,但轉(zhuǎn)染時需除血清,轉(zhuǎn)染效率隨細(xì)胞類型變化大。由于脂質(zhì)體復(fù)合物與貼壁細(xì)胞的接觸
機會遠(yuǎn)大于懸浮細(xì)胞,
所以貼壁比懸浮轉(zhuǎn)染效率要高。懸浮細(xì)胞建議使用電穿孔法。
B. 電穿孔法:利用高壓電脈沖對細(xì)胞膜的干擾,使其形成利于核酸進入的微孔。
C. 逆轉(zhuǎn)錄病毒(RNA):通過病毒中膜糖蛋白和宿主細(xì)胞表面的受體相互作用進入宿主細(xì)胞,之后反轉(zhuǎn)錄酶啟動合成DNA并隨機整合到宿主基
因組中。
特點:穩(wěn)定轉(zhuǎn)染,可用于難轉(zhuǎn)染的細(xì)胞、原代細(xì)胞,體內(nèi)細(xì)胞等,但攜帶基因不能太大。
D. 腺病毒(雙鏈DNA):先和細(xì)胞表面的受體結(jié)合,繼而在αV整合素介導(dǎo)下被細(xì)胞內(nèi)吞。
特點:可用于難轉(zhuǎn)染的細(xì)胞。
2、影響轉(zhuǎn)染的因素
血清:血清影響復(fù)合物的形成,降低轉(zhuǎn)染效率。
陽離子脂質(zhì)體和DNA的最佳量在使用血清時會有所不同,因此想在轉(zhuǎn)染培養(yǎng)基中加入血清時要進行條件優(yōu)化。大部分細(xì)胞可以在無血清培養(yǎng)基中幾個小時內(nèi)保持健康。
抗生素:比如青霉素和鏈霉素,是影響轉(zhuǎn)染的培養(yǎng)基添加物。這些抗生素一般對于真核細(xì)胞無毒,但陽離子脂質(zhì)體試劑增加了細(xì)胞的通透性,使抗生素可以進入細(xì)胞。這降低了細(xì)胞的活性,導(dǎo)致轉(zhuǎn)染效率低。
細(xì)胞代數(shù):轉(zhuǎn)染前細(xì)胞最好經(jīng)過1-2次傳代保證細(xì)胞生長旺盛容易轉(zhuǎn)染,注意貼壁細(xì)胞一旦長滿就不好轉(zhuǎn)染。
細(xì)胞鋪板密度:一般轉(zhuǎn)染時,貼壁細(xì)胞密度為70%-90%,懸浮細(xì)胞密度為2*10^6--4*10^6 細(xì)胞/ml 時效果較好。確保轉(zhuǎn)染時細(xì)胞沒有長滿或處于靜止期。鋪板細(xì)胞數(shù)目的增加可以增加轉(zhuǎn)染活性和細(xì)胞產(chǎn)量。
DNA質(zhì)量:DNA質(zhì)量對轉(zhuǎn)染效率影響非常大。一般的轉(zhuǎn)染技術(shù)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(zhuǎn)染復(fù)合物的有效形成和轉(zhuǎn)染的進行。
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