默克生命科學 | 細胞轉染簡介

轉染定義及細胞轉染方法

轉染是將DNA、RNA或蛋白質引入真核細胞的過程，用於研究和調節基因表達。因此，轉染技術作為分析工具，有助於表徵遺傳功能、蛋白質合成、細胞生長和發育。轉染分析不僅可以促進細胞研究的進步，還可以加強藥物研發策略。諸如病毒轉染或病毒轉導等類似策略則是利用慢病毒微粒將外源性物質插入到真核細胞中。而細菌轉化則是細菌攝入外源性基因材料的水平基因轉移過程。更多內容請到默克生命科學官網查看：www.sigmaaldrich.cn

轉染類型

目前存在多種轉染方法，包括物理、化學和生物技術方法。這些技術通常涉及利用瞬時或穩定轉染方法將核酸摻入細胞中。

瞬時轉染技術涉及將DNA引入細胞，但在該方法中，DNA不與細胞染色體整合。該技術具有較高的轉染效率，並且可在1-4天後分析基因轉錄。對於哺乳動物細胞培養物的大規模瞬時基因表達（TGE），可以使用轉染載體，例如聚乙烯亞胺（PEI）和磷酸鈣（CaPi）。此外，目前還開發出了在沒有血清的情況下使用中國倉鼠卵巢（CHO）細胞的大規模TGE方法1。

穩定轉染技術涉及將轉染的DNA整合到細胞染色體中或形成附加體。隨後可以使用可選擇標記鑒定穩定轉染的細胞，這些標記包括二氫葉酸還原酶（DHFR）、潮黴素B磷酸轉移酶（HPH）和腺苷脫氨酶（ADA）等。

部分常用的轉染技術包括磷酸鈣沉澱、脂質轉染、電穿孔和病毒遞送。另外，這些方法可用於共轉染。這些技術涉及將兩種不同的核酸同時輸送到同一細胞中，並且通常用於實現穩定轉染。轉染方法已經發展出許多新方法，例如使用高速微粒輸送細胞核酸的Biolistic輸送系統，以及促進siRNA分子全身輸送的體內轉染方案。

磷酸鈣轉染

磷酸鈣轉染技術涉及DNA和磷酸鈣的沉澱。通過將含有磷酸鈉的HEPES緩衝鹽水溶液與氯化鈣溶液和DNA混合來促進沉澱2。甘油休克通常用來增強某些細胞中的DNA攝取。 雖然這種技術具有成本效益，可用於多種細胞的瞬時或穩定轉染，但pH值相對較小的變化（±0.1）就會影響轉化效率。此外，必須保持試劑均質以實現可重現的分析結果。但這種轉染方法在RPMI或其他具有高磷酸鹽濃度的培養基中不起作用。

脂質體介導轉染（脂質轉染）技術涉及使用能夠形成脂質體的陽離子脂質或者非脂質聚合物。例如，脂質轉染試劑可能含有DOTMA（N-[1-(2,3,-二油烯氧基）丙基]-N,N,N-三甲基銨氯化物）和X-tremeGENE™轉染試劑，適於將多種DNA、小RNA和CRISPR/Cas9成分轉染進多種細胞系中。經過相應修改，脂質轉染也可以用於具有成本效益的高通量系統，但這種轉染技術通常是細胞類型特異性的。

該技術涉及將細胞膜暴露於高強度電脈衝，這導致細胞的某些區域暫時失去穩定性。在這種瞬間失穩期間，細胞膜變得高度可滲透並允許各種外源分子進入，包括DNA4。 電穿孔是一種簡單的非化學技術，可以在各種細胞類型中產生高轉化效率。儘管該技術不改變靶細胞形態和功能，但如果不在最佳條件下進行轉染，該方法可導致細胞死亡。

該方法涉及使用病毒載體將核酸輸送到細胞中。諸如慢病毒、腺病毒和腫瘤逆轉錄病毒載體等病毒遞送系統，即使在複雜細胞中，也可轉染核酸。 儘管病毒遞送方法非常有效，但可能相當耗費人力。此外，大多數病毒需要控制和仔細監測生物安全水平。在進行病毒轉染之前，考慮幾種限制因素也很重要，例如病毒載體的裂解性質、細胞系包裝和宿主細胞特異性。

隨著轉染實驗方案的發展和轉染分析方法的日益簡化，為了達到最佳轉染效率，選擇合適的轉染試劑十分必要。

在考慮合適的轉染試劑時，重要的是鑒定測定的細胞類型和培養條件。稀有細胞培養物、神經元和原代細胞通常較難轉染，因此需要能夠促進轉染的試劑，對這種難以轉染的細胞更是如此。

此外，在選擇合適的轉染劑之前，還應考慮試劑水平和細胞毒性參數。對於所需的細胞類型，理想的試劑應具有低細胞毒性和高轉染效率。

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