细胞转染技术之磷酸钙转染方法的优化

磷酸钙细胞转染法、脂质体转染法、电穿孔转染法、腺病毒感染等常常包含在一些公司提供的细胞转染技术服务中。脂质体转染技术性质稳定、转染效率高,但是价格昂贵。电穿孔法操作虽然简单,但是需要对相应的实验条件进行摸索,同时细胞在转染时的致死率大。而磷酸钙应用成本低,对具体的体系加以优化后也能获得比较高的转染效率和病毒滴度,因此有不少研究者进行了磷酸钙细胞转染方法的优化研究。

磷酸钙转染法是于1973年建立,研究者利用细胞的内吞作用将磷酸钙-DNA复合物导入细胞内部。后来该法发展为一项细胞转染技术服务,成为用于多种细胞的基因转染的常规方法,可获得短暂或长期表达。磷酸钙转染法的原理是通过DNA,氯化钙与磷酸缓冲液混合,沉淀形成包含DNA的极小不溶解的磷酸钙颗粒。这些磷酸钙颗粒会粘结到细胞膜上通过胞饮作用进入细胞中,从而达到外源质粒转染进入细胞的目的。上海美迪西提细胞实验服务,其生物部在分子生物学、细胞生物学、体外生物学和结构生物学领域有丰富广泛的经验。从最初的cDNA文库构建到药物设计,通过蛋白质纯化,结构测定和分析测定,提供一套完整的生物学服务。

但是随着磷酸钙转染技术的广泛应用,人们发现在该转染方法中,影响转染成功与否及转染效率的高低的因素较多,经常造成转染的低效率和不稳定性,因此有研究者进行了磷酸钙转染瘤细胞的最佳方法的探索,还有研究者进行了如何提高磷酸钙法转染HEK293T细胞效率的方法研究。

1、细胞转染技术之磷酸钙转染瘤细胞的最佳转染方法

高效率、方便和廉价地把外源基因导入靶细胞是基因功能研究、基因治疗研究以及其他类似研究必须要做的关键步骤。磷酸钙法是一种廉价和简单的转染方法,为了探索磷酸钙法转染瘤细胞的最佳转染条件,研究者以磷酸钙法将ANXA2特异性重组干扰质粒pU6H1-GFP-siANXA2导入人肝癌细胞SMMC-7721并优化了以下转染参数:转染前细胞汇合率、质粒剂量、质粒复合物形成时间、孵育时间、血清、抗生素有无及细胞传代次数等。

以荧光显微镜观察GFP表达、半定量RT-PCRwestern blotting评估转染效率,结果显示,转染前细胞50%~60%汇合率、8μg质粒用量(直径30 mm培养皿)20~30 min沉淀形成时间及6 h孵育时间转染效率较高;细胞传代次数及抗生素有无对转染效率影响不显著,但血清在实验条件下是必不可少的。转染48 h后,GFP表达进入高峰期、ANXA2 mRNA和蛋白水平下调(P<0.05).

2、提高磷酸钙法转染HEK293T细胞效率的方法

HEK293细胞比较容易转染,是一个很常用的表达研究外源基因的细胞株。研究者利用磷酸钙转染法将lacZ-pShuttle质粒导入HEK 293T细胞中,实验证明,pH值、DNA纯度、转染后培养时间和甘油休克时间是影响转染效率的重要因素。转染后培养6h进行甘油休克效果最佳,比培养0h直接进行休克转染效率升高584.4%;甘油休克时间为4.5min时转染效果最佳,比不用甘油休克转染效率升高130.8%。通过对影响转染的几个条件进行优化,建立了1种可以高效转染HEK 293T细胞的方法,且简便易行。

也有研究者检测用磷酸钙法将修饰后用于沉默MMP-2MMP-3基因的慢病毒载体有效地转入到HEK293T细胞。利用磷酸钙法,MMP-2MMP-3双基因干扰载体(MMP)与对照质粒(对照组)被分别转染HEK293T细胞,在转染后的第244872 h,通过计算绿色荧光蛋白(GFP)阳性细胞数的百分比来判断转染效率。转染24 h后,两组细胞均生长状况良好,荧光显微镜下观察,已有大量绿色荧光出现,计算MMP组转染效率为(91.5±6.2)%,对照组转染效率为(80.3±4.7)%;转染后48-72 h,两组感染效率均未见明显下降。与对照相比,插入了MMP-2MMP-3shRNA模板序列的慢病毒载体没有降低磷酸钙法转染HEK293T细胞效率,反而有所增高。

磷酸钙法转染细胞常包含在一些生物公司提供的细胞转染技术服务中,该种方法适用于大多数贴壁细胞的转染。一些研究表明,HEK293是最适合磷酸钙法转染的细胞之一,优化条件后可以显著提高磷酸钙法转染效率。