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細(xì)胞實(shí)驗(yàn):影響轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)的因素

來源:細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)布時(shí)間:2015-01-08 10:23:57

  轉(zhuǎn)染技術(shù)是指將外源分子如DNA,RNA 等導(dǎo)入真核細(xì)胞的技術(shù)。隨著分子生物學(xué)和細(xì)胞生 物學(xué)研究的不斷發(fā)展,轉(zhuǎn)染已經(jīng)成為研究和控制真核細(xì)胞基因功能的常規(guī)工具。在研究基因 功能、調(diào)控基因表達(dá)、突變分析和蛋白質(zhì)生產(chǎn)等生物學(xué)試驗(yàn)中,其應(yīng)用越來越廣泛。影響轉(zhuǎn) 染效率的因素有很多,細(xì)胞株本身的特性和活性,細(xì)胞培養(yǎng)條件,轉(zhuǎn)染的DNA 或RNA 的質(zhì)量, 轉(zhuǎn)染方法,轉(zhuǎn)染試劑的選擇等。
  常規(guī)轉(zhuǎn)染技術(shù)可分為兩大類,一類是瞬時(shí)轉(zhuǎn)染,一類是穩(wěn)定轉(zhuǎn)染(永久轉(zhuǎn)染)。前者外源 DNA/RNA 不整合到宿主染色體中,因此一個(gè)宿主細(xì)胞中可存在多個(gè)拷貝數(shù),產(chǎn)生高水平的表 達(dá),但通常只持續(xù)幾天,多用于啟動(dòng)子和其它調(diào)控元件的分析。一般來說,超螺旋質(zhì)粒DNA 轉(zhuǎn)染效率較高,在轉(zhuǎn)染后24-72 小時(shí)內(nèi)(依賴于各種不同的構(gòu)建)分析結(jié)果,常常用到一些 報(bào)告系統(tǒng)如熒光蛋白,β - 半乳糖苷酶等來幫助檢測。后者也稱穩(wěn)定轉(zhuǎn)染,外源DNA 既可 以整合到宿主染色體中,也可能作為一種游離體(episome)存在。盡管線性DNA 比超螺旋DNA 轉(zhuǎn)入量低但整合率高。外源DNA 整合到染色體中概率很小,大約1/104 轉(zhuǎn)染細(xì)胞能整合, 通常需要通過一些選擇性標(biāo)記,如來氨丙基轉(zhuǎn)移酶(APH;新霉素抗性基因),潮霉素B 磷 酸轉(zhuǎn)移酶(HPH),胸苷激酶(TK)等反復(fù)篩選,得到穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的同源細(xì)胞系。
細(xì)胞實(shí)驗(yàn):影響轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)的因素
  轉(zhuǎn)染效率受多種因素影響,主要因素有下面幾個(gè):
  1.轉(zhuǎn)染試劑
  不同細(xì)胞系轉(zhuǎn)染效率通常不同,但細(xì)胞系的選擇通常是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要,因此在轉(zhuǎn)染 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和細(xì)胞特性選擇適合的轉(zhuǎn)染試劑。每種轉(zhuǎn)染試劑都會提供一些已經(jīng)成 功轉(zhuǎn)染的細(xì)胞株列表和文獻(xiàn),通過這些資料可選擇最適合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)染試劑。當(dāng)然,最適 合的是高效、低毒、方便、廉價(jià)的轉(zhuǎn)染試劑。
  2.細(xì)胞狀態(tài)
  一般低的細(xì)胞代數(shù)(<50)能確?;蛐筒蛔?。最適合轉(zhuǎn)染的細(xì)胞是經(jīng)過幾次傳代后 達(dá)到指數(shù)生長期的細(xì)胞,細(xì)胞生長旺盛,最容易轉(zhuǎn)染。細(xì)胞培養(yǎng)在 實(shí)驗(yàn)室中保存數(shù)月和數(shù)年 后會經(jīng)歷突變,總?cè)旧w重組或基因調(diào)控變化等而演化。這會導(dǎo)致和轉(zhuǎn)染相關(guān)的細(xì)胞行為的 變化。也就是說同一種系的細(xì)胞株,在各實(shí)驗(yàn)室不同培養(yǎng)條件下,其生物學(xué)性狀發(fā)生不同程 度的改變,導(dǎo)致其轉(zhuǎn)染特性也發(fā)生變化。因此,如果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染效率降低,可以試著轉(zhuǎn)染新鮮 培養(yǎng)的細(xì)胞以恢復(fù)最佳結(jié)果。
  3.轉(zhuǎn)染方法
  不同轉(zhuǎn)染試劑有不同的轉(zhuǎn)染方法,但大多大同小異。轉(zhuǎn)染時(shí)應(yīng)跟據(jù)具體轉(zhuǎn)染試劑推薦 的方法,但也要注意,因不同實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)胞性質(zhì)不同,質(zhì)粒定量差異,操作手法上的差 異等,其轉(zhuǎn)染效果可能不同,應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的具體條件來確定最佳轉(zhuǎn)染條件。
  (1)細(xì)胞培養(yǎng)物
  健康的細(xì)胞培養(yǎng)物是成功轉(zhuǎn)染的基礎(chǔ)。不同細(xì)胞有不同的培養(yǎng)基,血清和添加物。高 的轉(zhuǎn)染效率需要一定的細(xì)胞密度,一般的轉(zhuǎn)染試劑都會有專門的說明。推薦在轉(zhuǎn)染前24 小 時(shí)分細(xì)胞,這將提供正常細(xì)胞代謝,增加對外源DNA 攝入的可能。一定要避免細(xì)菌,支原體 或真菌的污染。
  (2)細(xì)胞密度
  細(xì)胞密度對轉(zhuǎn)染效率有一定的影響。不同的轉(zhuǎn)染試劑,要求轉(zhuǎn)染時(shí)的最適細(xì)胞密度各 不相同,即使同一種試劑,也會因不同的細(xì)胞類型或應(yīng)用而異。轉(zhuǎn)染時(shí)過高或者過低的細(xì)胞 密度會導(dǎo)致轉(zhuǎn)染效率降低,乃至表達(dá)水平偏低。因此如果選用新的細(xì)胞系或者新的轉(zhuǎn)染試劑, 最好能夠進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)并為以后的實(shí)驗(yàn)建立一個(gè)穩(wěn)定方法,包括適當(dāng)?shù)慕臃N量和培養(yǎng)時(shí)間等 等。陽離子脂質(zhì)體具有微量的細(xì)胞毒性而往往需要更高的鋪板密度或者更多的懸浮細(xì)胞數(shù), 有的要求細(xì)胞90%匯片;而有些多胺或者非脂質(zhì)體的配方則要求在40%-80%之間,總之是盡 量在細(xì)胞最適的生理狀態(tài)下轉(zhuǎn)染,以求最佳的轉(zhuǎn)染效果。不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊矔绊戅D(zhuǎn)染時(shí)的 鋪板密度,比如研究細(xì)胞周期相關(guān)基因等表達(dá)周期長的基因,就需要較低的鋪板密度,所以 需要選擇能夠在較低鋪板密度下進(jìn)行轉(zhuǎn)染的試劑。一般轉(zhuǎn)染時(shí)貼壁細(xì)胞密度為50%-90%,但 這個(gè)需要參考所選轉(zhuǎn)染試劑的說明書。
  (3)血清
  血清一度曾被認(rèn)為會降低轉(zhuǎn)染效率,老一代的轉(zhuǎn)染方法往往要求轉(zhuǎn)染前后洗細(xì)胞或者 在無血清培養(yǎng)基條件下轉(zhuǎn)染,但有些對此敏感的細(xì)胞如原代細(xì)胞會受到損傷,甚至死亡導(dǎo)致 轉(zhuǎn)染效率極低。不過轉(zhuǎn)染產(chǎn)品配方幾經(jīng)革新后的今天,對于主流的轉(zhuǎn)染試劑來說,血清的存 在已經(jīng)不會影響轉(zhuǎn)染效率,甚至還有助于提高轉(zhuǎn)染效率,如陽離子聚合物等,血清的存在會 影響DNA—轉(zhuǎn)染復(fù)合物的形成,但只要在DNA-轉(zhuǎn)染復(fù)合物形成時(shí)用無血清培養(yǎng)基或PBS 來稀 釋DNA 和轉(zhuǎn)染試劑就可以了,在轉(zhuǎn)染過程中是可以使用血清的。不過要特別注意:對于RNA 轉(zhuǎn)染,如何消除血清中潛在的RNase 污染是值得關(guān)注的。胎牛血清(FCS)經(jīng)常用到,便宜 一點(diǎn)的有馬或牛血清。通常的,血清是一種包含生長因子及其它輔助因子的不確切成分的添 加物,對不同細(xì)胞的生長作用有很大的差別。血清質(zhì)量的變化直接影響細(xì)胞生長,因此也會 影響轉(zhuǎn)染效率。新加培養(yǎng)基的預(yù)熱對細(xì)胞轉(zhuǎn)染很有幫助。
  (4)抗生素
  細(xì)胞培養(yǎng)過程中往往會添加抗生素來防止污染,但是這些添加劑可能對轉(zhuǎn)染造成麻 煩。比如青霉素和鏈霉素,就是影響轉(zhuǎn)染的培養(yǎng)基添加物。這些抗生素一般對于真核細(xì)胞無 毒,但有些轉(zhuǎn)染試劑增加了細(xì)胞的通透性,使抗生素可以進(jìn)入細(xì)胞。這可能間接導(dǎo)致細(xì)胞死 亡,造成轉(zhuǎn)染效率低。目前轉(zhuǎn)染試劑因?yàn)槿潭伎梢杂糜醒搴涂股氐忍砑觿┑耐耆囵B(yǎng) 基來操作,非常方便,省去了污染等麻煩。
  (5)氮磷(N/P)比
  N/P 比是轉(zhuǎn)染效率的關(guān)鍵(為了換算方便,一般以DNA/轉(zhuǎn)染試劑質(zhì)量比表示),在一 定比例范圍內(nèi)轉(zhuǎn)染效率隨N/P 比成比例增高,之后達(dá)到平值,但毒性也隨之而增加,因此在 實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)根據(jù)推薦比例,確定本實(shí)驗(yàn)的最佳轉(zhuǎn)染比例。
  (6)DNA 質(zhì)量
  DNA 質(zhì)量對轉(zhuǎn)染效率影響非常大。一般的轉(zhuǎn)染技術(shù)(如脂質(zhì)體等)基于電荷吸引原理, 如果DNA 不純,如帶少量的鹽離子,蛋白,代謝物污染都會顯著影響轉(zhuǎn)染復(fù)合物的有效形成 及轉(zhuǎn)染的進(jìn)行,但對GenEscort 系列轉(zhuǎn)染試劑影響不大。核酸純化世界第一品牌德國QIAGEN 公司提供的超純質(zhì)粒抽提試劑盒,能達(dá)到兩倍2×CsCl 梯度離心以上的純度效果,使您不必 為DNA 質(zhì)量操心。此外,對一些內(nèi)毒素敏感的細(xì)胞(如原代細(xì)胞,懸浮細(xì)胞和造血細(xì)胞), QIAGEN 還提供可去除內(nèi)毒素污染的質(zhì)粒抽提試劑盒,在質(zhì)粒抽提過程中有效去除脂多糖分 子,保證理想的轉(zhuǎn)染效果。但如果使用GenEscort 轉(zhuǎn)染試劑,一般不需要這么高的DNA 質(zhì)量 要求。當(dāng)使用GenEscort 轉(zhuǎn)染試劑時(shí),即使采用傳統(tǒng)的酚-氯仿沉淀方法純化質(zhì)粒,仍然可 達(dá)到非常好的轉(zhuǎn)染效果,但所用的質(zhì)粒量比試劑盒純化方法的DNA 用量大一些。
  4.載體構(gòu)建
  轉(zhuǎn)染載體的構(gòu)建(病毒載體,質(zhì)粒DNA,RNA,PCR 產(chǎn)物,寡核苷酸等)也影響轉(zhuǎn)染結(jié) 果。病毒載體對特定宿主細(xì)胞感染效率較高,但不同病毒載體有其特定的宿主,有的還要求 特定的細(xì)胞周期,如逆轉(zhuǎn)錄病毒需侵染分裂期的宿主細(xì)胞,此外還需考慮一些安全問題(如 基因污染)。除載體構(gòu)建外,載體的形態(tài)及大小對轉(zhuǎn)染效率也有不同的影響,如前面提到的 超螺旋及線性DNA 對瞬時(shí)和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的影響。如果基因產(chǎn)物對細(xì)胞有毒性作用,轉(zhuǎn)染也很難 進(jìn)行,因此選擇組成或可調(diào)控,強(qiáng)度合適的啟動(dòng)子也很重要,同時(shí)做空載體及其它基因的相 同載體構(gòu)建的轉(zhuǎn)染正對照可排除毒性影響的干擾
  轉(zhuǎn)染技術(shù)的要點(diǎn)及轉(zhuǎn)染試劑正確選擇
  轉(zhuǎn)染技術(shù)是指將外源分子如DNA,RNA 等導(dǎo)入真核細(xì)胞的技術(shù),它是研究基因表達(dá)調(diào)控, 突變分析等的常規(guī)工具。隨著功能研究的興起,其應(yīng)用越來越廣泛。以下就向大家介紹一些 轉(zhuǎn)染的技術(shù)要點(diǎn)及市面上主要的轉(zhuǎn)染試劑類型的選擇。