轉(zhuǎn)染是將外來核酸傳遞到真核細(xì)胞中以修飾宿主細(xì)胞的遺傳組成的過程。在過去的30年里,轉(zhuǎn)染因其廣泛應(yīng)用于研究疾病的細(xì)胞過程和分子機(jī)制而越來越受歡迎。了解疾病的分子途徑,可以發(fā)現(xiàn)可能用于疾病診斷和預(yù)后的特定生物標(biāo)志物。此外,轉(zhuǎn)染可以作為基因***中的策略之一,用于***無法***的遺傳性遺傳病。***,生命科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步允許將不同類型的核酸轉(zhuǎn)染到哺乳動物細(xì)胞中,這些核酸包括脫氧核糖核酸(DNA),核糖核酸(RNA)以及小的非編碼RNA,如siRNA,shRNA和miRNA。通常轉(zhuǎn)染可分為穩(wěn)定轉(zhuǎn)染和瞬時轉(zhuǎn)染兩種類型。穩(wěn)定轉(zhuǎn)染是指通過將外源DNA整合到宿主核基因組中,或在宿主核中作為染色體外元件維持一個外源載體來維持轉(zhuǎn)基因的長期表達(dá)。該轉(zhuǎn)基因可然后通過細(xì)胞的復(fù)制進(jìn)行本構(gòu)性表達(dá)。相比之下,瞬時轉(zhuǎn)染不需要將核酸整合到宿主細(xì)胞基因組中。核酸可以以質(zhì)粒的形式或寡核苷酸的形式轉(zhuǎn)染。因此,隨著宿主細(xì)胞的復(fù)制,轉(zhuǎn)基因表達(dá)**終會丟失。瞬時轉(zhuǎn)染通常用于短期研究,以研究特定基因敲入/敲入的影響。相比之下,穩(wěn)定轉(zhuǎn)染在需要大規(guī)模蛋白質(zhì)生產(chǎn)的長期遺傳和藥理學(xué)研究中很有用。選擇合適的轉(zhuǎn)染試劑可能取決于幾個因素,包括轉(zhuǎn)染核酸的類型和轉(zhuǎn)染的復(fù)雜性(單轉(zhuǎn)染或共轉(zhuǎn)染)。廣西脾轉(zhuǎn)染試劑
基因和RNAi***在臨床上的應(yīng)用需要安全高效的載體。迄今為止,核酸***的兩種主要方法是基于病毒和非病毒載體。與病毒載體相關(guān)的安全問題有很多:誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的風(fēng)險、不必要的突變和**。因此,在開發(fā)基于脂質(zhì)或聚合載體的非病毒載體是勢在必行的。1965年,Vaheri和Pagano引入了二乙基氨基乙基修飾的葡聚糖,這是第一種用于基因傳遞的聚合物。1987年,F(xiàn)elgner引入了DOTMA,這是第一種用于DNA轉(zhuǎn)染的陽離子脂質(zhì)。從那時起,大量不同的脂質(zhì)和聚合物被開發(fā)出來。南京星葉生物正是利用將核酸封裝在納米級脂質(zhì)體囊泡中的技術(shù),開發(fā)出了Gemate系列轉(zhuǎn)染試劑。寧夏轉(zhuǎn)染試劑便宜超聲輔助轉(zhuǎn)染涉及在宿主細(xì)胞膜上制造微小的孔,以促進(jìn)核酸(包括DNA和RNA)的傳遞。
基因注射包括通過注射將所需的核酸物質(zhì)直接輸送到宿主細(xì)胞核中。當(dāng)細(xì)胞轉(zhuǎn)染具有挑戰(zhàn)性時,特別是當(dāng)需要對宿主細(xì)胞進(jìn)行遺傳修飾時,這種方法是一種很好的替代方法。與其他非病毒基因傳遞方法一樣,沒有一種方法可以適用于所有不同的細(xì)胞類型,選擇合適的細(xì)胞類型和核酸大小對于確?;蜃⑸涞某晒χ陵P(guān)重要。例如,先前的一項研究報道了成功生成表達(dá)cre重組酶(大小~1,000bp)的轉(zhuǎn)基因小鼠細(xì)胞系。另一方面,在一項體內(nèi)研究中,表達(dá)轉(zhuǎn)基因的小鼠肌纖維數(shù)量與注射次數(shù)和給藥質(zhì)粒劑量相關(guān)。另一項體外研究進(jìn)一步支持了這一觀點(diǎn),該研究報道了表達(dá)報告基因的宿主細(xì)胞的數(shù)量與注入細(xì)胞的核酸量密切相關(guān)。此外,微針的大小、形狀和額外涂層的存在也會影響基因注射的效率,因?yàn)橛袌蟮婪Q,涂有微顆粒的小尺寸微針(<10毫米)能夠順利地將所需的貨物輸送到皮膚的角質(zhì)層。
評估轉(zhuǎn)染效率至關(guān)重要,特別是在需要高轉(zhuǎn)染效率以保證特定下游靶標(biāo)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的功能研究中。可以選擇多種策略來評估轉(zhuǎn)染效率。實(shí)時聚合酶鏈反應(yīng)(qPCR)是一種通過直接測量特定外源蛋白表達(dá)水平來評估轉(zhuǎn)染效率的定量方法。細(xì)胞內(nèi)核酸或其他可能受到外源核酸(如miRNAs)影響的細(xì)胞內(nèi)核酸。在瞬時轉(zhuǎn)染的情況下,每次轉(zhuǎn)染后都應(yīng)進(jìn)行qPCR,以確保良好的轉(zhuǎn)染效率,然后再進(jìn)行下游實(shí)驗(yàn)。與質(zhì)粒報告系統(tǒng)共轉(zhuǎn)染是另一種策略,可以通過表達(dá)特定的報告蛋白(如熒光素酶或β-半乳糖苷酶)來評估轉(zhuǎn)染效率。采用小RNA熒光素酶報告系統(tǒng)以干擾(RNAi)研究為例,miRNA轉(zhuǎn)染成功的標(biāo)志是熒光素酶活性下調(diào),這是由于miRNA與轉(zhuǎn)錄的熒光素酶mRNA 3'端結(jié)合導(dǎo)致mRNA降解。熒光顯微鏡是評估轉(zhuǎn)染效率的另一種常見、簡便、快速的方法。它通常涉及使用攜帶熒光報告基因或標(biāo)記有熒光團(tuán)的寡核苷酸的載體來進(jìn)行熒光檢測。然而,熒光顯微鏡只能提供對轉(zhuǎn)染效率的定性或半定量測量,這可以使用ImageJ等專門軟件來確定。由于CRISPR/Cas的發(fā)現(xiàn),基因組編輯領(lǐng)域經(jīng)歷了一場變革。
在轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)中使用對照對于確定所使用的轉(zhuǎn)染試劑和核酸的效果和效率至關(guān)重要。通常,質(zhì)粒轉(zhuǎn)染和寡核苷酸轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)都需要陽性對照、陰性對照、未轉(zhuǎn)染對照和模擬轉(zhuǎn)染對照。陽性對照是先前已被證明對轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生已知影響的DNA或RNA,例如影響特定下游遺傳靶點(diǎn)的表達(dá)。在轉(zhuǎn)染工作的初始階段,需要一個陽性對照來建立一個優(yōu)化的轉(zhuǎn)染方案,之后,陽性對照可以作為參考,與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行比較。另一方面,陰性對照用于確認(rèn)宿主細(xì)胞中預(yù)期的基因表達(dá)變化是否歸因于轉(zhuǎn)染而不是其他原因。在質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)染中,陰性對照可以是缺乏DNA和轉(zhuǎn)染載體的反應(yīng),或者兩者都沒有,只有宿主細(xì)胞。在小RNA轉(zhuǎn)染中,陰性對照包含一個非同源序列,該序列通常是一個與靶序列具有相同核苷酸長度和組成但與任何已知哺乳動物基因不同源的打亂序列。未轉(zhuǎn)染的對照包括不含轉(zhuǎn)染試劑和核酸的細(xì)胞培養(yǎng),作為宿主細(xì)胞基本信息的對照,包括活力、表型,更重要的是,不受轉(zhuǎn)染影響的靶基因的基線表達(dá)水平。模擬轉(zhuǎn)染是指不含遺傳靶標(biāo)或核酸的轉(zhuǎn)染,可以評估轉(zhuǎn)染試劑(如背景自熒光噪聲)產(chǎn)生的影響。在質(zhì)粒轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)中,推薦使用空質(zhì)粒對照作為模擬轉(zhuǎn)染對照。不同種類的納米顆粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞系后,產(chǎn)生不同的效率、毒性和組織特異性。浙江轉(zhuǎn)染試劑
核酸與轉(zhuǎn)染試劑的比例對轉(zhuǎn)染效率也有影響。廣西脾轉(zhuǎn)染試劑
基于非病毒的轉(zhuǎn)染方法可以進(jìn)一步分為物理/機(jī)械方法和化學(xué)方法。常用的物理/機(jī)械轉(zhuǎn)染方法包括電穿孔、聲孔、磁***、基因顯微注射和激光照射。電穿孔是一種常用的物理轉(zhuǎn)染方法,利用電壓瞬間增加細(xì)胞膜通透性,允許外來核酸進(jìn)入。這種方法通常用于轉(zhuǎn)染原代細(xì)胞、干細(xì)胞和B細(xì)胞系等難以轉(zhuǎn)染的細(xì)胞。然而,使用高壓可能導(dǎo)致細(xì)胞壞死、凋亡和長久性細(xì)胞損傷。超聲輔助轉(zhuǎn)染或超聲穿孔涉及使用微泡技術(shù)在細(xì)胞膜上制造孔,以減輕遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移,而激光照射輔助轉(zhuǎn)染使用激光束在質(zhì)膜上制造小孔,允許外來遺傳物質(zhì)進(jìn)入。與電穿孔一樣,超聲穿孔和激光輔助轉(zhuǎn)染也有破壞細(xì)胞膜和不可逆細(xì)胞死亡的風(fēng)險。相比之下,磁輔助轉(zhuǎn)染,或使用磁力來幫助轉(zhuǎn)移外來遺傳物質(zhì)的磁轉(zhuǎn)染,似乎對生物的破壞性較盡管效率較低,但對宿主細(xì)胞的破壞較小。另一方面,基因顯微注射涉及使用特定的針刺穿細(xì)胞,將所需的核酸注射到宿主細(xì)胞的細(xì)胞核中。然而,這項技術(shù)需要經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員或機(jī)器人系統(tǒng),他們可以高精度地執(zhí)行程序,以防止細(xì)胞損傷,因此在基因***等臨床應(yīng)用中具有重要價值。與物理或機(jī)械轉(zhuǎn)染方法相比,化學(xué)轉(zhuǎn)染涉及使用專門設(shè)計的化學(xué)品或化合物來幫助將外源核酸轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中。廣西脾轉(zhuǎn)染試劑