何为细胞转染
细胞转染(Cell Transfection)是一种将外源性遗传物质(如DNA、RNA)导入真核细胞内的技术,以特异性增强或抑制转染细胞中的基因表达或产生特定的重组蛋白。
随着基因功能研究和蛋白质功能研究的深入,细胞转染已经成为基础科研中最常用的技术手段之一。研究基因功能、调控基因表达、突变分析以及蛋白质表达等基础试验中,它的应用愈发广泛。
细胞转染的类型
根据外源性核酸是否整合到宿主细胞基因组上,可以分为:
瞬时转染:将构建好的质粒通过某种方式导入到细胞内,该质粒上的外源性基因不会整合到宿主细胞的基因组上。
瞬时转染的外源性基因表达时间有限,通常仅持续几天,直到外源性基因在细胞分裂过程中因各种因素丢失为止。
稳定转染:外源性基因整合到宿主细胞基因组中或作为附加体质粒保留在细胞中。与瞬时转染不同,由于外源性基因整合到了宿主细胞的基因组中,因此宿主细胞及其子代细胞的基因组中都会保留转染的外源性基因。
不过稳定转染的效率相对较低,因此选用适当地转染策略和筛选方法十分重要。
根据转染的方式,可以分为:
物理介导法:包括电穿孔法、显微注射和基因枪等,这些方法通过物理手段将外源性基因导入细胞。
化学介导法:如磷酸钙共沉淀法、脂质体转染方法、多种阳离子物质介导法等,这些方法利用化学物质帮助外源性基因进入细胞。
生物介导法:包括原生质体转染和病毒介导转染等,其中病毒介导的转染技术是目前转染效率最高的方法,同时具有细胞毒性很低的优势。不过这种方法成本高且具有一定安全风险。
细胞转染过程中的注意事项
转染方法以及转染试剂的选择
目前细胞转染主要有物理、化学和生物三种方法。关于物理转染,一般实验室无法满足相关的硬件要求,因为这种方法需要特定的仪器耗材;另外物理转染需要充分的转染参数测试,才能获得较好的转染效果。化学转染是目前进行细胞转染较为通用的方法,这种方法价格便宜、操作简单。不过有些细胞对化学转染不敏感、转染效率低,这种细胞便可尝试生物转染的方法。
应根据实验要求和细胞特性选择适合的转染试剂。不同转染试剂有不同的转染方法,转染时应跟据具体转染试剂推荐的方法步骤进行实验。另外,由于细胞性质不同、质粒定量差异、操作手法差异等,转染效果可能会不同,应根据实验室的具体条件来确定最佳转染条件。
细胞状态和密度
转染前的细胞状态和密度都会影响转染效率以及后续的实验结果。最适合进行转染的细胞是解冻后传代3~4次、处于指数生长期、活性>90%的细胞。
为了确保细胞状态良好应需注意以下几点:
>首先要确保细胞未受细菌、真菌、病毒、支原体或其他细胞的污染。
>选择传代次数较低、处于指数生长期的细胞进行转染。
>细胞密度达到60%-80%时进行转染,此时的转染效率较高。细胞密度过高或过低都可能影响转染效果和细胞存活率。
>转染后收细胞时的密度也不要过高。因为细胞密度过高会严重影响细胞状态从而影响实验结果。一般为前一天下午铺板,次日上午进行转染,48小时后收细胞进行功能检测。
使用优质的、浓度合适的DNA
>为实现高效率、低毒性的转染,应使用高质量(高纯度、无菌、无内毒素)的DNA。如果DNA纯度差,其携带的少量的盐离子、蛋白、代谢物都会影响到转染效率;被内毒素污染的质粒会对宿主细胞产生很大的毒性作用。
>不同的细胞进行转染时,其效率通常不同。因此在进行正式的细胞转染前需要进行预实验,来筛选合适的DNA浓度以保证较高的转染效率。
血清条件
在DNA-阳离子脂质体复合物形成时不能含血清,因为血清会影响复合物的形成。一般细胞对无血清培养可以耐受几个小时,转染用的培养液可以含血清也可以不加,但血清一度曾被认为会降低转染效率,转染培养基中加入血清需要对条件进行优化。
培养基中禁用抗生素
进行细胞转染时,不可以在培养基中添加抗生素。抗生素虽然对细胞无毒,但转染时阳离子脂质体增加了细胞的通透性,抗生素会进入细胞,导致细胞活性降低,继而影响转染效率。前一天在进行细胞铺板时,就应该避免使用抗生素。
转染条件的优化
无论采用哪种转染方法、哪种转染试剂,要获得最优的转染效果,都需要对转染条件进行优化。影响转染效率的因素很多,从细胞类型、细胞培养条件、细胞生长状态,到转染方法的操作细节,都需要考虑。因此,应进行相应的预实验,对转染条件进行摸索和优化。
转染完成后进行转染效率检测
一般在转染后24-48h,目的基因便可在细胞内表达。因此,进行转染24-48h后,可以进行转染效率检测。注意要设置阴性对照和阳性对照。
>利用含GFP或RFP之类的报告基因的质粒作为阳性对照,使用荧光显微镜或流式细胞仪来评估转染效率。
>利用qPCR法精确定量目的基因的表达。
>WB检测敲减或者过表达蛋白。
转染了抗性基因的细胞进行加药筛选时,要注意加药时间和加药浓度
>加药时间:一般建议转染48h后再加药进行筛选。这是因为抗性基因在转染后24-48h才会表达。
>加药浓度:药物浓度不应过高。药物浓度过高就会超过抗性基因能够承受的范围,即使转染了抗性基因,细胞也无法存活。
以上是关于细胞转染的各类问题盘点,更多细胞培养及细胞实验干货,请持续关注苏州鉴达细胞鉴定公众号!
细胞系STR鉴定:微信:18112556907、QQ:2791427499
亲子鉴定:微信:18112556997、QQ:2859411862
Selected high quality publications using our cell line authentication