轉(zhuǎn)染(transfection)指真核細(xì)胞由于外源DNA摻入而獲得新的遺傳標(biāo)志的過程。DNA轉(zhuǎn)染技術(shù)的發(fā)展對(duì)現(xiàn)代分子生物學(xué)產(chǎn)生了巨大的影響。基因轉(zhuǎn)染技術(shù)不僅是研究轉(zhuǎn)基因和基因表達(dá)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(zhuǎn)染試劑應(yīng)該具有如下特點(diǎn)：高效轉(zhuǎn)染；安全；低細(xì)胞毒性；方法簡(jiǎn)單；省時(shí)、經(jīng)濟(jì)。

中文名

轉(zhuǎn)染試劑

所屬領(lǐng)域

生物科學(xué)

優(yōu)點(diǎn)

高效轉(zhuǎn)染、安全

作用

基因治療

性質(zhì)

試劑

屬性

轉(zhuǎn)染

產(chǎn)品簡(jiǎn)介

哺乳動(dòng)物的轉(zhuǎn)染技術(shù)在60年代末70年代初即已引入。

目前, 將外源DNA 導(dǎo)入哺乳動(dòng)物細(xì)胞的方法大致可分為兩大類，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(dǎo)的轉(zhuǎn)染，以及最近出現(xiàn)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，通過病毒感染的方式將外源DNA 導(dǎo)入到細(xì)胞中, 其中以逆轉(zhuǎn)錄病毒及腺病毒轉(zhuǎn)染系統(tǒng)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(xì)胞中長(zhǎng)期表達(dá)，缺點(diǎn)是存在潛在的安全危險(xiǎn)性。電穿孔法及顯微注射法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)染率較高，缺點(diǎn)是需要昂貴的儀器，前者對(duì)細(xì)胞的損傷較大，后者在導(dǎo)入DNA 時(shí)需要一個(gè)細(xì)胞一個(gè)細(xì)胞地注射，不適合大量細(xì)胞研究的需要。

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

研究歷史

已有眾多的文獻(xiàn)報(bào)道，脂質(zhì)體本身會(huì)參與細(xì)胞生理活動(dòng)，引起基因表達(dá)的上調(diào)或下調(diào)。如參與PKC（蛋白激酶C）通路調(diào)節(jié)(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)；如與線粒體膜發(fā)生作用(J Biol Chem. 1989 Jan 25;264(3):1508-15)；轉(zhuǎn)染siRNA造成脫靶效應(yīng)等等。細(xì)胞毒性的大小往往意味著對(duì)細(xì)胞生理活動(dòng)影響的大小，脂質(zhì)體這些作用是造成細(xì)胞毒性的根本原因。這會(huì)對(duì)相關(guān)研究數(shù)據(jù)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，甚至影響研究的結(jié)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(duì)研究影響也小的轉(zhuǎn)染試劑。由于脂質(zhì)類轉(zhuǎn)染試劑對(duì)細(xì)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(zhuǎn)染試劑的開發(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(yīng)用的陽(yáng)離子聚合物轉(zhuǎn)染試劑，仍然存在轉(zhuǎn)染效率不高和細(xì)胞毒性的問題。最新的高分子聚合物轉(zhuǎn)染試劑是納米聚合物轉(zhuǎn)染試劑，由于采用新技術(shù)和新材料，具有高效、安全、低細(xì)胞毒性。其原理是：分子內(nèi)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(fù)電荷，使DNA分子由伸展結(jié)構(gòu)壓縮為體積相對(duì)較小的DNA粒子，并包裹在其中，使DNA免受核酸酶的降解。轉(zhuǎn)染復(fù)合物主要是通過細(xì)胞內(nèi)吞作用將DNA轉(zhuǎn)移進(jìn)入細(xì)胞，形成內(nèi)含體(endosome)，DNA從內(nèi)含體釋放，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，再進(jìn)一步進(jìn)入核內(nèi)轉(zhuǎn)錄、表達(dá)。通過納米技術(shù)生產(chǎn)出的轉(zhuǎn)染試劑在納米尺度表現(xiàn)出結(jié)合保護(hù)DNA能力強(qiáng)、毒性低的獨(dú)特性能。[1]

納米轉(zhuǎn)染試劑熒光示蹤轉(zhuǎn)染過程效果圖