轉染(transfection)指真核細胞由于外源DNA摻入而獲得新的遺傳標志的過(guò)程。DNA轉染技術(shù)的發(fā)展對現代分子生物學(xué)產(chǎn)生了巨大的影響?;蜣D染技術(shù)不僅是研究轉基因和基因表達的重要工具,而且是目前基因治療的關(guān)鍵步驟。理想的基因轉染試劑應該具有如下特點(diǎn):高效轉染;安全;低細胞毒性;方法簡(jiǎn)單;省時(shí)、經(jīng)濟。

中文名

轉染試劑

所屬領(lǐng)域

生物科學(xué)

優(yōu)點(diǎn)

高效轉染、安全

作用

基因治療

性質(zhì)

試劑

屬性

轉染

產(chǎn)品簡(jiǎn)介

哺乳動(dòng)物的轉染技術(shù)在60年代末70年代初即已引入。

目前, 將外源DNA 導入哺乳動(dòng)物細胞的方法大致可分為兩大類(lèi),即生物方法和物理化學(xué)方法。物理化學(xué)方法中常用的有磷酸鈣法、顯微注射、電穿孔、脂質(zhì)體介導的轉染,以及最近出現的以高分子聚合物為載體的基因傳遞技術(shù)。生物方法則主要是以病毒作為載體,通過(guò)病毒感染的方式將外源DNA 導入到細胞中, 其中以逆轉錄病毒及腺病毒轉染系統最為常用。

其中病毒載體的特點(diǎn)是整和效率高, 可使外源基因在宿主細胞中長(cháng)期表達,缺點(diǎn)是存在潛在的安全危險性。電穿孔法及顯微注射法的特點(diǎn)是轉染率較高,缺點(diǎn)是需要昂貴的儀器,前者對細胞的損傷較大,后者在導入DNA 時(shí)需要一個(gè)細胞一個(gè)細胞地注射,不適合大量細胞研究的需要。

磷酸鈣在良好的轉染條件下,可以在293T等細胞的轉染達到較高的轉染效率。但磷酸鈣轉染有一個(gè)突出的問(wèn)題,非常不穩定,尤其受PH值的影響非常大,在實(shí)驗中使用的每種試劑都必須小心校準,保證質(zhì)量,因為甚至偏離最優(yōu)條件十分之一個(gè)PH都可能導致磷酸鈣轉染的失敗,經(jīng)常即使最熟練的轉染實(shí)驗者也不能保證每次磷酸鈣轉染的成功,他們可能經(jīng)常為莫名其妙的轉染失敗而沮喪。同時(shí),他們還經(jīng)常發(fā)現,往往小體積的轉染比如6孔板以下的轉染效果比較理想,可一換到大皿,經(jīng)常轉染效率下降很快。磷酸鈣的先天缺陷往往是實(shí)驗梗阻的主要原因。

研究歷史

已有眾多的文獻報道,脂質(zhì)體本身會(huì )參與細胞生理活動(dòng),引起基因表達的上調或下調。如參與PKC(蛋白激酶C)通路調節(Biochemistry.1992 Sep 22;31(37): 9025-30);如抑制ATP酶的活性(Biochim Biophys Acta.2008 Apr;1777(4):362-8);如與線(xiàn)粒體膜發(fā)生作用(J Biol Chem. 1989 Jan 25;264(3):1508-15);轉染siRNA造成脫靶效應等等。細胞毒性的大小往往意味著(zhù)對細胞生理活動(dòng)影響的大小,脂質(zhì)體這些作用是造成細胞毒性的根本原因。這會(huì )對相關(guān)研究數據產(chǎn)生嚴重的干擾,甚至影響研究的結論。這已引起了許多研究者的注意。

人們一直在尋找更有效、毒性小同時(shí)對研究影響也小的轉染試劑。由于脂質(zhì)類(lèi)轉染試劑對細胞的毒性是由其脂質(zhì)特性決定的,目前眾多的研究者和生物公司將新一代轉染試劑的開(kāi)發(fā)聚焦在非脂質(zhì)體的聚合物上,并已有一些優(yōu)秀的試劑產(chǎn)品上市。

以高分子聚合物為載體的基因傳遞技術(shù)正成為人們研究的方向。但目前應用的陽(yáng)離子聚合物轉染試劑,仍然存在轉染效率不高和細胞毒性的問(wèn)題。最新的高分子聚合物轉染試劑是納米聚合物轉染試劑,由于采用新技術(shù)和新材料,具有高效、安全、低細胞毒性。其原理是:分子內含有許多氨基,在生理PH下會(huì )發(fā)生質(zhì)子化,這些質(zhì)子化的氨基可以中和DNA質(zhì)粒表面的負電荷,使DNA分子由伸展結構壓縮為體積相對較小的DNA粒子,并包裹在其中,使DNA免受核酸酶的降解。轉染復合物主要是通過(guò)細胞內吞作用將DNA轉移進(jìn)入細胞,形成內含體(endosome),DNA從內含體釋放,進(jìn)入細胞質(zhì)中,再進(jìn)一步進(jìn)入核內轉錄、表達。通過(guò)納米技術(shù)生產(chǎn)出的轉染試劑在納米尺度表現出結合保護DNA能力強、毒性低的獨特性能。[1]

納米轉染試劑熒光示蹤轉染過(guò)程效果圖