轉(zhuǎn)染是指將外源DNA(宿主基因組以外的遺傳物質(zhì))引入細(xì)胞。轉(zhuǎn)染的主要目的是改變宿主基因組以表達(dá)或阻斷與基因相關(guān)的蛋白質(zhì)的表達(dá)?;趯?duì)轉(zhuǎn)染 產(chǎn)物的穩(wěn)定性可分為瞬時(shí)轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染兩種,這里著重于瞬時(shí)轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的區(qū)別。
轉(zhuǎn)染定義:
轉(zhuǎn)化:這是用于定義和保留用于非病毒基因傳遞方法的術(shù)語。這種遺傳物質(zhì)的宿主或受體可以是細(xì)菌或真核動(dòng)物細(xì)胞。
轉(zhuǎn)導(dǎo):也稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)感染。
穩(wěn)定轉(zhuǎn)染:目標(biāo)遺傳物質(zhì)被整合到宿主基因組中的轉(zhuǎn)染方式。
瞬時(shí)轉(zhuǎn)染:是指遺傳物質(zhì)不整合到宿主細(xì)胞基因組中的轉(zhuǎn)染方式。
轉(zhuǎn)染:它可以定義為將非病毒基因遞送到受體細(xì)胞中的方法。外源核酸材料包括DNA、RNA、信使RNA(mRNA)、小干擾RNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)和短發(fā)夾RNA(shRNA)。
轉(zhuǎn)染原理
根據(jù)轉(zhuǎn)染的含義,外源遺傳物質(zhì)必須通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。重要的是要注意,無論是 DNA 還是 RNA,遺傳物質(zhì)都因與之相關(guān)的蛋白質(zhì)而帶負(fù)電荷。因此在未經(jīng)處理的環(huán)境中,外源DNA不能穿過細(xì)胞膜,可以輕松穿過帶電膜的屏障。根據(jù)用于轉(zhuǎn)移外源遺傳物質(zhì)的的轉(zhuǎn)染方式又可以將細(xì)胞轉(zhuǎn)染可分為化學(xué)轉(zhuǎn)染或物理轉(zhuǎn)染。 瞬時(shí)轉(zhuǎn)染的含義可以定義為不將外源物質(zhì)摻入宿主基因組的轉(zhuǎn)染方法,比如:mRNA的轉(zhuǎn)染可以被認(rèn)為是瞬時(shí)轉(zhuǎn)染。它是mRNA的原因是細(xì)胞的編碼元件,它經(jīng)過翻譯來表達(dá)蛋白質(zhì),當(dāng) mRNA被注射到細(xì)胞中時(shí),它會(huì)表達(dá)它所編碼的蛋白質(zhì)并隨著mRNA的半衰期而被降解。因此,在任何一種情況下,外源材料都會(huì)發(fā)生降解并被視為瞬時(shí)轉(zhuǎn)染。
穩(wěn)定轉(zhuǎn)染是普遍使用的方法;它是將外源遺傳內(nèi)容整合到宿主基因組中的方法。這種方法確保了外源材料編碼的蛋白質(zhì)的連續(xù)表達(dá)。這些通常會(huì)導(dǎo)致宿主基因組的改變。外源遺傳內(nèi)容通常直接轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞核中。
瞬時(shí)轉(zhuǎn)染與穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的比較
瞬時(shí)轉(zhuǎn)染 | 穩(wěn)定轉(zhuǎn)染 |
缺乏基因組整合 | 基因組整合的高潛力 |
沒有集成 | 非特異性整合的高風(fēng)險(xiǎn) |
蛋白質(zhì)的短期表達(dá) | 具有基因功能獲得或喪失風(fēng)險(xiǎn)的長期表達(dá) |
可以通過化學(xué)或物理方法完成 | 可以通過生物或物理方法完成。 |
細(xì)胞轉(zhuǎn)染方法
細(xì)胞轉(zhuǎn)染的方法主要有物理、化學(xué)和生物三種。轉(zhuǎn)染的生物學(xué)方法也被稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。物理轉(zhuǎn)染方法用于使用敏感工具和技術(shù)整合遺傳物質(zhì)?;瘜W(xué)轉(zhuǎn)染是使用轉(zhuǎn)染試劑來傳遞遺傳成分;常見的化學(xué)轉(zhuǎn)染法是磷酸鈣轉(zhuǎn)染。
物理和化學(xué)轉(zhuǎn)染概述
物理轉(zhuǎn)染
物理轉(zhuǎn)染包括直接顯微注射、基因槍粒子遞送、電穿孔和激光介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染。
直接顯微注射- 這是用針將 DNA 直接插入細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核的技術(shù)。它需要較高的專業(yè)知識(shí)和技能。
Biolistic 粒子遞送——在這種方法中,外源材料被包裹在金粒子上,并使用高速基因槍被遞送到細(xì)胞中。
電穿孔儀轉(zhuǎn)染法:在這種方法中,受體細(xì)胞受到電脈沖以暫時(shí)破壞細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。從而在膜中形成孔,使核酸材料通過孔順利進(jìn)入細(xì)胞。
激光介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染:在這種方法中,脈沖激光用于瞬時(shí)透化細(xì)胞以接受傳入的 DNA。
化學(xué)轉(zhuǎn)染試劑
它依賴于使用轉(zhuǎn)染試劑讓遺傳物質(zhì)通過,包括磷酸鈣轉(zhuǎn)染、PEI轉(zhuǎn)染等方法。化學(xué)轉(zhuǎn)染原理是基于與帶負(fù)電荷的核酸形成復(fù)合物,然后進(jìn)行內(nèi)吞作用或吞噬作用,并被細(xì)胞吸收。他們使用陽離子聚合物、磷酸鈣或陽離子脂質(zhì)與遺傳物質(zhì)形成復(fù)合物。
1. 磷酸鈣轉(zhuǎn)染:這是基于形成不溶性 DNA 沉淀物的原理:磷酸鈣共沉淀物。磷酸鈣轉(zhuǎn)染流程如下:
DNA 與氯化鈣(轉(zhuǎn)染試劑)混合
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將此復(fù)合物添加到磷酸鹽緩沖液中
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pH 值的優(yōu)化工作在一個(gè)狹窄的窗口內(nèi) (6.9–7.4)
?
DNA沉淀:磷酸鈣復(fù)合物
?
細(xì)胞培養(yǎng)物中沉淀物的去除和分散
?
靶細(xì)胞吞噬共沉淀物
2. PEI-DNA 濃縮法:在這種方法中,遺傳物質(zhì)與陽離子聚合物復(fù)合以促進(jìn)基因傳遞,從而提高靶向特定細(xì)胞類型的效率。聚合物和遺傳物質(zhì)形成復(fù)合物,然后被細(xì)胞吞噬。在細(xì)胞室中,宿主吸收遺傳物質(zhì)并將其整合到基因組中。
細(xì)胞轉(zhuǎn)染的應(yīng)用
轉(zhuǎn)染有作為一種分析工具,主要用于研究各種細(xì)胞類型中的基因或蛋白質(zhì)表達(dá)。轉(zhuǎn)染有時(shí)用于降低某些蛋白質(zhì)的表達(dá),這是通過進(jìn)行 siRNA 轉(zhuǎn)染來實(shí)現(xiàn)的。 它可以大規(guī)模生產(chǎn)重組蛋白,還可以用于基因沉默表達(dá)和產(chǎn)生穩(wěn)定的細(xì)胞系。
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