轉(zhuǎn)染,是將外源性基因?qū)爰?xì)胞內(nèi)的一種專門技術(shù)。隨著基因與蛋白功能研究的深入,轉(zhuǎn)染目前已成為實(shí)驗(yàn)室工作中經(jīng)常涉及的基本方法。轉(zhuǎn)染大致可分為物理介導(dǎo)、化學(xué)介導(dǎo)和生物介導(dǎo)三類途。
細(xì)胞轉(zhuǎn)染可以:
(1)真核細(xì)胞可以摻入外源DNA而獲得新的遺傳標(biāo)志;
(2)應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物;
(3)應(yīng)用于生物制藥、基因治療、RNA干擾。
細(xì)胞轉(zhuǎn)染
1. 轉(zhuǎn)染試劑的準(zhǔn)備
① 將400ul去核酸酶水加入管中,震蕩10秒鐘,溶解脂狀物。
② 震蕩后將試劑放在-20攝氏度保存,使用前還需震蕩。
2. 選擇合適的混合比例(1:1-1:2/脂質(zhì)體體積:DNA質(zhì)量)來轉(zhuǎn)染細(xì)胞。在一個(gè)轉(zhuǎn)染管中加入合適體積的無血清培養(yǎng)基。加入合適質(zhì)量的MyoD或者EGFP的DNA,震蕩后在加入合適體積的轉(zhuǎn)染試劑,再次震蕩。
3. 將混合液在室溫放置10―15分鐘。
4. 吸去培養(yǎng)板中的培養(yǎng)基,用PBS或者無血清培養(yǎng)基清洗一次。
5. 加入混合液,將細(xì)胞放回培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一個(gè)小時(shí)。
6. 到時(shí)后,根據(jù)細(xì)胞種類決定是否移除混合液,之后加入完全培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)24-48小時(shí)。
4種轉(zhuǎn)染方法的比較:
DEAE葡聚糖是最早應(yīng)用哺乳動(dòng)物細(xì)胞轉(zhuǎn)染試劑之一,DEAE-葡聚糖是陽離子多聚物,它與帶負(fù)電的核酸結(jié)合后接近細(xì)胞膜而被攝取,用DEAE-葡聚糖轉(zhuǎn)染成功地用用于瞬時(shí)表達(dá)的研究,但用于穩(wěn)定轉(zhuǎn)染卻不是十分可靠。
磷酸鈣共沉淀法因?yàn)樵噭┮兹〉?、價(jià)格便宜而被廣泛用于瞬時(shí)轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的研究,先將DNA和CaCl2混合,然后加入到PBS中慢慢形成DNA磷酸鈣沉淀,最后把含有沉淀的混懸液加到培養(yǎng)的細(xì)胞上,通過細(xì)胞胞膜的內(nèi)吞作用攝入DNA。磷酸鈣似乎還通過抑制血清中和細(xì)胞內(nèi)的核酸酶活性而保護(hù)外源DNA免受降解.
脂質(zhì)體法采用陽離子脂質(zhì)轉(zhuǎn)染體,具有較高的轉(zhuǎn)染效率,不但可以轉(zhuǎn)染其他化學(xué)方法不易轉(zhuǎn)染的細(xì)胞系,而且還能轉(zhuǎn)染從寡核苷酸到人工酵母染色體不同長度的DNA,以及RNA,和蛋白質(zhì).此外,脂質(zhì)體體外轉(zhuǎn)染同時(shí)適用于瞬時(shí)表達(dá)和穩(wěn)定表達(dá),與以往不同的是脂質(zhì)體還可以介導(dǎo)DNA和RNA轉(zhuǎn)入動(dòng)物和人的體內(nèi)用于基因治療。人工合成的陽離子脂質(zhì)體和帶負(fù)電荷的核酸結(jié)合后形成復(fù)合物,當(dāng)復(fù)合物接近細(xì)胞膜時(shí)被內(nèi)吞成為內(nèi)體進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),隨后DNA復(fù)合物被釋放進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi).利用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法最重要的就是防止其毒性,因此脂質(zhì)體與質(zhì)粒的比例,細(xì)胞密度以及轉(zhuǎn)染的時(shí)間長短和培養(yǎng)基中血清的含量都是影響轉(zhuǎn)染效率的重要問題.
電穿孔法常用來轉(zhuǎn)染如植物原生質(zhì)體這樣的常規(guī)方法不容易轉(zhuǎn)染的細(xì)胞。電穿孔靠脈沖電流在細(xì)胞膜上打孔而將核酸導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)。導(dǎo)入的效率與脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有關(guān)系,基因槍依靠攜帶了核酸的高速粒子而將核酸導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi),這種方法適用于培養(yǎng)的細(xì)胞核在體的細(xì)胞.
轉(zhuǎn)染方法 |
原理 |
應(yīng)用 |
特點(diǎn) |
磷酸鈣法 |
磷酸鈣DNA復(fù)合物吸附細(xì)胞膜被細(xì)胞內(nèi)吞 |
穩(wěn)轉(zhuǎn),瞬轉(zhuǎn) |
不適用于原代細(xì)胞,操作簡(jiǎn)便但重復(fù)性差,有些細(xì)胞不適用 |
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(tuán)形成復(fù)合物被細(xì)胞內(nèi)吞 |
穩(wěn)轉(zhuǎn),瞬轉(zhuǎn)
所有細(xì)胞 |
適用性廣,轉(zhuǎn)染效率高,重復(fù)性好,但轉(zhuǎn)染時(shí)需除血清。轉(zhuǎn)染效果隨細(xì)胞類型變化大 |
電穿孔法 |
高脈沖電壓破壞細(xì)胞膜電位,DNA通過膜上形成的小孔導(dǎo)入 |
穩(wěn)轉(zhuǎn),瞬轉(zhuǎn)
所有細(xì)胞 |
適用性廣但細(xì)胞致死率高,DNA和細(xì)胞用量大 |
DEAE-右旋糖苷法 |
帶正電的DEAE-右旋糖苷與核酸帶負(fù)電的磷酸骨架相互作用形成的復(fù)合物被細(xì)胞內(nèi)吞 |
瞬轉(zhuǎn) |
相對(duì)簡(jiǎn)便、結(jié)果可重復(fù),但對(duì)細(xì)胞有一定的毒副作用,轉(zhuǎn)染時(shí)需除血清 |
病毒介導(dǎo)法 |
通過侵染宿主細(xì)胞將外源基因整合到染色體中 |
穩(wěn)轉(zhuǎn) |
可用于難轉(zhuǎn)染的細(xì)胞、原代細(xì)胞,體內(nèi)細(xì)胞等 |
逆轉(zhuǎn)錄病毒 |
|
特定宿主 |
但攜帶基因不能太大細(xì)胞需處分裂期,需考慮安全因素 |
腺病毒 |
通過侵染宿主細(xì)胞將外源基因整合到染色體中 |
瞬時(shí)轉(zhuǎn)染
特定宿主 |
可用于難轉(zhuǎn)染的細(xì)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(xì)胞,DNA在胞內(nèi)逐步釋放表達(dá) |
瞬轉(zhuǎn) |
可用于:人的表皮細(xì)胞,纖維原細(xì)胞,淋巴細(xì)胞系以及原代細(xì)胞 |
顯微注射法 |
用顯微操作將DNA直接注入靶細(xì)胞核 |
穩(wěn)轉(zhuǎn),瞬轉(zhuǎn) |
轉(zhuǎn)染細(xì)胞數(shù)有限,多用于工程改造或轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的胚胎細(xì)胞 |
其中樹枝狀聚合物(Dendrimers)和聚乙烯亞胺(Polyethylenimine,PEI)的轉(zhuǎn)染性能最佳,但樹枝狀聚合物的結(jié)構(gòu)不易于進(jìn)一步改性,且其合成工藝復(fù)雜。聚乙烯亞胺是一種具有較高的陽離子電荷密度的有機(jī)大分子,每相隔二個(gè)碳個(gè)原子,即每“第三個(gè)原子都是質(zhì)子化的氨基氮原子,使得聚合物網(wǎng)絡(luò)在任何pH下都能充當(dāng)有效的“質(zhì)子海綿”體。這種聚陽離子能將各種報(bào)告基因轉(zhuǎn)入各種種屬細(xì)胞,其效果好于脂質(zhì)聚酰胺,經(jīng)進(jìn)一步的改性后,其轉(zhuǎn)染性能好于樹枝狀聚合物,而且它的細(xì)胞毒性低。大量實(shí)驗(yàn)證明,PEI是非常有希望的基因治療載體。目前在設(shè)計(jì)更復(fù)雜的基因載體時(shí),PEI經(jīng)常做為核心組成成分。 線型PEI與其衍生物用作基因轉(zhuǎn)染載體的研究比分枝狀PEI要早一些,過去的研究認(rèn)為在不考慮具體條件,LPEI/DNA轉(zhuǎn)染復(fù)合物的細(xì)胞毒性較低,有利于細(xì)胞定位,因此與BPEI相比應(yīng)該轉(zhuǎn)染效率高一些。但最近研究表明BPEI的分枝度高有利于形成小的轉(zhuǎn)染復(fù)合物,從而提高轉(zhuǎn)染效率,但同時(shí)細(xì)胞毒性也增大。超高分枝的、較柔性的PEI衍生物含有額外的仲胺基和叔胺基,在染實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這種PEI的毒性低,但轉(zhuǎn)染效率卻較高。
lonza 無血清 培養(yǎng)基
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