细胞转染是将外源基因(如DNA、RNA等)采用多种化学、生物学或物理方法导入真核细胞的技术,这一过程在生物医学研究中发挥着重要作用。它被广泛应用于多个领域:
- 研究基因功能:通过转染特定目的基因,使其过表达,从而研究在细胞内高表达条件下对细胞功能的影响;此外,使用siRNA或shRNA抑制目的基因表达,探讨基因缺失对细胞功能的效应。
- 蛋白质表达与生产:外源基因的转染能够有效产生并纯化目标蛋白,同时通过融合荧光蛋白研究目标蛋白在细胞内的分布和定位。
- 细胞工程:通过转染与筛选,建立能够稳定表达外源基因的细胞系,进而构建稳转细胞株。
- 药物筛选与毒性测试:转染特定基因以验证药物靶点的有效性,并通过高通量筛选发现潜在药物。
- 基因治疗:用于导入或修复基因以治疗某些遗传疾病,同时也可以转染编码抗原的基因以进行疫苗研发。
按外源核酸在宿主细胞内存在的时间,细胞转染可分为瞬时转染和稳定转染:
两者的主要差异包括:目的不同(瞬时获得高水平基因表达与稳定建立细胞株)、稳定性(瞬时转染稳定性较差,稳转则较好)以及选择的方法(瞬时通常使用脂质体法,稳转则偏向病毒转染和电转方法)。
细胞转染方法可以分为物理介导法、化学介导法和生物介导法:
- 物理介导法:利用电穿孔法或显微注射法将外源核酸直接导入细胞,其效率高但对细胞损伤较大,生存率低。
- 化学介导法:通过使用PEI、脂质体等化学物质改变细胞膜性质,实现基因转移。该方法操作简单且周期短,但大多数情况下无法长期稳定表达外源基因。
- 生物介导法:通常使用病毒作为载体将外源基因包装后导入细胞,如慢病毒、腺病毒等。此方法不仅能实现外源基因的长期稳定表达,同时适用于体内外的有效基因转移,但操作相对复杂,周期较长。
综上,细胞转染的方法多种多样,选择何种方法取决于实验需求、实验条件、细胞类型和转染效率等因素。目前,许多实验室主要采用尊龙凯时提供的脂质体转染(质粒转染)和慢病毒转染法。虽然质粒转染操作简单,但某些细胞系转染效率较低,给实验带来不少挑战。而病毒转染的优势在于其能稳定表达,并专注于对非分裂的原代细胞和干细胞等具有高转染效率。此外,病毒转染同样适用于体内活体动物实验,如动物成瘤等。
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