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转染试剂的介绍与历史

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转染试剂的介绍与历史

发布日期:2017-05-31 作者: 点击:

转染(transfection)指真核细胞由于外源DNA掺入而获得新的遗传标志的过程。DNA转染技术的发展对现代分子生物学产生了巨大的影响。基因转染技术不仅是研究转基因和基因表达的重要工具,而且是目前基因治疗的关键步骤。理想的基因转染试剂应该具有如下特点:高效转染;安全;低细胞毒性;方法简单;省时、经济。

转染试剂

简介

哺乳动物的转染技术在60年代末70年代初即已引入。

目前, 将外源DNA 导入哺乳动物细胞的方法大致可分为两大类,即生物方法和物理化学方法。物理化学方法中常用的有磷酸钙法、显微注射、电穿孔、脂质体介导的转染,以及最近出现的以高分子聚合物为载体的基因传递技术。生物方法则主要是以病毒作为载体,通过病毒感染的方式将外源DNA 导入到细胞中, 其中以逆转录病毒及腺病毒转染系统最为常用。

其中病毒载体的特点是整和效率高, 可使外源基因在宿主细胞中长期表达,缺点是存在潜在的安全危险性。电穿孔法及显微注射法的特点是转染率较高,缺点是需要昂贵的仪器,前者对细胞的损伤较大,后者在导入DNA 时需要一个细胞一个细胞地注射,不适合大量细胞研究的需要。

磷酸钙在良好的转染条件下,可以在293T等细胞的转染达到较高的转染效率。但磷酸钙转染有一个突出的问题,非常不稳定,尤其受PH值的影响非常大,在实验中使用的每种试剂都必须小心校准,保证质量,因为甚至偏离最优条件十分之一个PH都可能导致磷酸钙转染的失败,经常即使最熟练的转染实验者也不能保证每次磷酸钙转染的成功,他们可能经常为莫名其妙的转染失败而沮丧。同时,他们还经常发现,往往小体积的转染比如6孔板以下的转染效果比较理想,可一换到大皿,经常转染效率下降很快。磷酸钙的先天缺陷往往是实验梗阻的主要原因。

历史

已有众多的文献报道,脂质体本身会参与细胞生理活动,引起基因表达的上调或下调。如参与PKC(蛋白激酶C)通路调节(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);如与线粒体膜发生作用(J Biol Chem. 1989 Jan 25;264(3):1508-15);转染siRNA造成脱靶效应等等。细胞毒性的大小往往意味着对细胞生理活动影响的大小,脂质体这些作用是造成细胞毒性的根本原因。这会对相关研究数据产生严重的干扰,甚至影响研究的结论。这已引起了许多研究者的注意。

人们一直在寻找更有效、毒性小同时对研究影响也小的转染试剂。由于脂质类转染试剂对细胞的毒性是由其脂质特性决定的,目前众多的研究者和生物公司将新一代转染试剂的开发聚焦在非脂质体的聚合物上,并已有一些优秀的试剂产品上市。

以高分子聚合物为载体的基因传递技术正成为人们研究的方向。但目前应用的阳离子聚合物转染试剂,仍然存在转染效率不高和细胞毒性的问题。最新的高分子聚合物转染试剂是纳米聚合物转染试剂,由于采用新技术和新材料,具有高效、安全、低细胞毒性。其原理是:分子内含有许多氨基,在生理PH下会发生质子化,这些质子化的氨基可以中和DNA质粒表面的负电荷,使DNA分子由伸展结构压缩为体积相对较小的DNA粒子,并包裹在其中,使DNA免受核酸酶的降解。转染复合物主要是通过细胞内吞作用将DNA转移进入细胞,形成内含体(endosome),DNA从内含体释放,进入细胞质中,再进一步进入核内转录、表达。通过纳米技术生产出的转染试剂在纳米尺度表现出结合保护DNA能力强、毒性低的独特性能。


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