细胞转染技术的物理转染方法有那些

细胞转染是一项借助一定的载体和导入方法,将外源基因如DNARNA等导入到靶细胞,并在靶细胞内表达的技术。细胞转染技术服务是一项常见的细胞实验服务,由专业、经验丰富的实验人员进行操作,根据导入方式的不同可以将细胞转染技术分为物理转染法、化学转染法和生物转染法,其中物理因子介导的基因转染方法的开展为基因研究提供了安全、有效和方便的武器。细胞转染技术服务可以用于研究基因功能、调控基因表达、基因突变分析和药物筛选研究等试验中。

目前常用病毒转染方法缺乏靶向性,体内导入效率低,且存在安全隐患。非病毒载体中常用的脂质体体内导入除局部注入外,并无靶向性,即使直接注入,其效率仍然不高。因而物理因子介导基因转移日益引起广大分子生物学家们的广泛关注。物理介导的转染方法包括电穿孔法、基因枪法和显微注射法。

1、电穿孔转染法

电穿孔转染法就是利用高压脉冲电场作用细胞膜出现可逆性穿孔这一生物物理现象,将目的基因导入细胞或靶组织中的一个转染方法,也称为电脉冲转染。它产生稳定转染子的频率和瞬时基因表达的效率都很高,并且比其他技术简单,因此电转越来越常用。其他细胞转染技术有脂质体转染法、磷酸钙-DNA共沉淀法、基因枪转染法等。美迪西提供细胞转染技术服务,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。

电穿孔转染法的过程是:首先在电击过程中,细胞膜上出现穿孔,质粒在电泳力的作用下与细胞膜接触,并与细胞膜上电穿孔的区域形成一种可转移的复合物。再次电击后,质粒脱离复合物并扩散至胞质内,开始瞬转;同时小部分质粒进入核内与染色体整合,开始稳转。一旦DNA扩散进入细胞,细胞膜上的小孔可自动重新闭合。

电穿孔的转染效率受电脉冲的长度、形状和强度的影响。虽然电穿孔法可以用于各种细胞包括悬浮或贴壁细胞,不仅在体外可以有效实行基因转移,而且可以实现体内基因转移。但是电穿孔法需要昂贵的电转移和专用的转染液。由于细胞的死亡率高,每次转染需要更多的细胞和DNA,因此每种细胞电转的条件都需要进行多次优化,配备相应的荧光检测系统必不可少,摸索最适合的电场强度也是提高效率的必要步骤。

2、基因枪转染法

基因枪转染法即微粒子轰击技术也是一种在强电场或高压压缩气体驱动下使微粒子加速运动而进入细胞和组织的新型基因转染技术。由于构成基因的DNA质量很轻,在电场中不易获得较高的运动速度,而在包被重金属钨或金等后,可形成一定直径的颗粒,在电场突然充电时,包被DNA的金属颗粒可获得很大的能量,沿电场方向快速运动而传入细胞和组织中,此颗粒携带的DNA也随之转染如靶细胞或靶组织中。

3、显微注射法

显微注射法是指在显微镜下操作的微量注射技术,可将细胞的某一部分(如细胞核、细胞质或细胞器)或外源物质(如外源基因、DNA片段、信使核糖核酸、蛋白质等)通过玻璃毛细管拉成的细针,注射到细胞质或细胞核内。显微注射法是研究各种生物分子的作用、制作转基因动物、克隆动物等的重要技术,该技术与其他细胞基因转染方法比较,至少有两大优势。一是能进行单个细胞的转染,易于细胞转染后的克隆化;二是直接向细胞核内导入线性化的基因片段,既可避免胞浆内核酸酶对外源基因的破坏,也有利于外源基因的单拷贝整合。

4、物理因子介导的细胞转染技术的不足

(1)物理转染法无法在细胞内发生稳定的整合及其转染基因的表达都是瞬时表达,因而常需多次重复转染。

(2)目前常用的物理转染对体外培养细胞或体表表面组织进行基因转染应用起来方便,但是对身体内部的组织和器疗进行基因转移存在许多不便和困难。因此细胞转染的物理方法还需要进一步的研究,来克服其不足,以使其更好地为人们实验研究服务。