人类原代干细胞是另一种公认的难以转染的细胞类型,转染这种细胞类型的比较大挑战仍然是效率低和细胞活力低。2015年,王等报道了Lipofectamine 2000和XtremeGENE HP等转染试剂在人牙周韧带干细胞中的转染效率非常低(<6%),而阳性对照慢病毒载体的转染效率约为95%。与同一研究中采用的磁辅助转染技术相比,后者表现出更高的转染效率(~11%)和更低的毒性。在另一项涉及人骨髓间充质干细胞(hBM-MSC)的研究中,Lipofectamine LTX被证明比TransIT-2020、Lipofectamine 3000和聚乙烯亚胺(PEI)等其他试剂产生比较好的转染效率(至少高出三倍),但细胞存活率较低(<50%)。相比之下,使用TransIT-2020试剂可能会获得更好的结果,该试剂的效率约为30%,细胞回收率高达90%,细胞干性约为95%。另一个难以转染干细胞的例子是诱导多能干细胞(iPSCs)。在一项比较转染人类ipsc衍生心肌细胞(hiPSC-CMSs)的不同非病毒方法的研究中,与其他试剂(Lipofectamine 3000、Lipofectamine 2000和基于pei的非脂质体试剂TransporterTM5和PEI25)相比,Lipofectamine STEM显示出更高的转染效率(高达32%),其效率低于20%。转染时推荐使用血清减少或无血清培养基包括阳离子转染试剂,如Lipofectamine、HiperFect 和EndofectinMax。fugene转染试剂便宜
RNA和信使RNA与DNA转染类似,RNA可以通过基于RNA的病毒或非病毒载体导入真核细胞。与涉及DNA的转染相比,RNA转染可能产生更高的转染效率,因为后者不需要穿越核膜。在不需要基因组整合、转录和转录后处理的情况下,RNA转染也可能加速所需蛋白质的产生。使用基于信使RNA(mRNA)的载体也可以防止因整合到宿主基因组而引起的并发症,从而允许表达特定的,所需的蛋白质。然而,RNA转染后,蛋白质表达是短暂的,与DNA相比,RNA的稳定性相对较差,因此在细胞内运输时更容易降解。小RNA是长度为18-200个碱基对(bp)的RNA分子,具有调控转录后基因调控和RNA修饰的能力。小RNA包括microRNAs(miRNAs)、小干扰RNA(siRNA)、短发夹RNA(shRNA)等。microRNAs和piRNAs都是内源性单链小RNA。miRNAs(18-25bp)通过抑制目标mRNA或干扰其翻译起始,参与下游mRNA的转录后调控。与miRNAs和piRNAs类似,siRNA也在调控转录后基因表达中发挥作用。siRNA的长度通常为20-24bp,可表达为内源性或外源性双链小RNA。shRNA是一种具有发夹环的内源性双链小RNA。shRNA可以结合mRNA上的互补序列来降解它。siRNA转染试剂定制在转染实验中使用对照对于确定所使用的转染试剂和核酸的效果和效率至关重要。
在腺病毒载体或脂质体的全身递送后,转基因表达相对短暂。静脉注射脂丛的肺表达比给药后第1天和第2天观察到的比较大表达量每周减少约1log。造成这种现象的机制可能有以下几种:(a)产生针对外源基因产物的新***抗体,(b)细胞因子介导的启动子关闭,(c)通过凋亡、先天或适应性免疫反应根除表达细胞以及(d)表达基因的细胞因细胞凋亡而减少是导致表达减少。这些机制具有重要意义,因为不可能重复给药,而且转基因净表达会随着时间的推移而减少。尽管通过中和或消除细胞因子的产生可以提高肺中的基因表达水平。静脉给药引起的毒性可能是由于小鼠转氨酶水平的增加,在相同剂量下,小鼠肝脏出现组织病理学病变,但肺部没有不良反应。这种增加可以通过使用较少的细胞毒性阳离子脂质体(CLs)来控制。转氨酶的释放归因于未甲基化的碱基,如pDNA序列中的胞嘧啶和鸟嘌呤。
评估转染效率至关重要,特别是在需要高转染效率以保证特定下游靶标转录后调控的功能研究中。可以选择多种策略来评估转染效率。实时聚合酶链反应(qPCR)是一种通过直接测量特定外源蛋白表达水平来评估转染效率的定量方法。细胞内核酸或其他可能受到外源核酸(如miRNAs)影响的细胞内核酸。在瞬时转染的情况下,每次转染后都应进行qPCR,以确保良好的转染效率,然后再进行下游实验。与质粒报告系统共转染是另一种策略,可以通过表达特定的报告蛋白(如荧光素酶或β-半乳糖苷酶)来评估转染效率。采用小RNA荧光素酶报告系统以干扰(RNAi)研究为例,miRNA转染成功的标志是荧光素酶活性下调,这是由于miRNA与转录的荧光素酶mRNA 3'端结合导致mRNA降解。荧光显微镜是评估转染效率的另一种常见、简便、快速的方法。它通常涉及使用携带荧光报告基因或标记有荧光团的寡核苷酸的载体来进行荧光检测。然而,荧光显微镜只能提供对转染效率的定性或半定量测量,这可以使用ImageJ等专门软件来确定。随着寡核苷酸生物合成产业的发展,不同类型的修饰寡核苷酸也被引入市场,以提高小RNA寡核苷酸转染的效率。
化学转染的效率在很大程度上取决于几个因素,如使用的试剂类型、靶细胞的来源和性质,以及选择的比较好DNA与试剂比例。慢病毒等病毒载体能够携带大尺寸的核酸,并将其靶标传递给非分裂细胞和分裂细胞,因此在基因***中非常有用。有几个因素已被证明可能影响病毒转导的效率,如靶细胞类型、使用的启动子类型、载体浓度和使用的转导介质条件。在一项评估使用人类免疫缺陷病毒(HIV)和马传染性贫血病毒(EIAV)进行基因转导的体外研究中,观察到这两种病毒在来自人类、仓鼠、猫、狗、马和猪的不同细胞系上的不同程度的效率。在大多数细胞类型上,使用HIV的转导效率普遍优于EIAV,而这两种病毒对啮齿动物细胞的***性较弱。在同一项研究中,启动子的类型也被认为是可能影响转导效率的一个因素,因此含有替代CMV启动子的内部启动子EF-1a的HIV在小鼠和大鼠细胞上表现出更高的转导效率。化学转染的效率可能取决于几个因素,如使用的试剂类型、靶细胞的来源和性质,以及选择的DNA与试剂比例。山西shRNA转染试剂
PEI的分子量对细胞毒性和基因转移活性有影响。fugene转染试剂便宜
作为一般指导原则,建议使用早期传代的细胞以获得良好的转染效率,特别是涉及原代或干细胞的转染。另一个有趣的观察结果是,37℃是可以帮助原代细胞达到更高转染效率的比较好培养温度。这种现象可能是因为37摄氏度是哺乳动物细胞的比较好培养温度。同时,在转染原代细胞时,化学转染似乎不如病毒和物理转染有吸引力,尤其是在人类原代干细胞中。当在相似条件下使用相同的转染试剂进行转染时,细胞系的来源(如人类与动物细胞系)也可能有助于不同程度的效率。在一项涉及转染人类和大鼠平滑肌细胞的研究中,大多数转染试剂在转染大鼠平滑肌细胞(α-10SMCs)方面的效率高于转染人主动脉平滑肌细胞(HASMCs)。fugene转染试剂便宜