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。在大肠杆菌细胞中复制的质粒通常含有二核苷酸频率为1:16的CpG基序,这与细菌DNA中的频率相似。脂质体转染试剂教做
纳米颗粒的尺寸很小,但它们比其他颗粒具有更大的粘附表面,同时具有高稳定性。正因为如此,它们能够成功地穿过细胞膜,进入细胞,并与自然发生的细胞内途径结合,具有将特定颗粒带到预定目标位置的***准确性。由于纳米颗粒在细胞内运输和保护化合物方面具有巨大的潜力,可以避免酶的消化或储存在核内体中,因此纳米颗粒作为细胞过程成像的工具,作为将药物携带到细胞内的各种系统的一部分,或**终用于基因传递。纳米颗粒通过官能团和非共价键之间的特异性和非特异性键与核酸结合的特性类似于体内DNA和抑制蛋白之间的自然结合。在细胞内运输外源DNA的效率受到两个主要因素的限制:内吞作用,穿过细胞膜的方式,或适当的细胞受体***和内体屏障的破坏。研究表明,在细胞内,与荧光标记物连接的纳米颗粒聚集在靠近细胞核的溶酶体中,但它们不会穿过核膜。事实上,这并没有干扰特定基因结构编码的蛋白质的表达,这证明了纳米颗粒可以参与内体途径,并可以通过细胞质将DNA运输到细胞核。不同种类的化学物质有不同的纳米粒子,它们具有不同的性状、化学性质、物理性质和结构。脂质体转染试剂教做转染是将外源核酸送入细胞的过程,其目的是使外源基因编码的蛋白能够在细胞中表达。
超声辅助转染涉及在宿主细胞膜上制造微小的孔,以促进核酸(包括DNA和RNA)的传递。与前一种策略类似,超声照射的暴露时间、脉冲数和密度也被报道与转染效率成比例相关,直至达到阈值。超过耐受极限,细胞存活率和转染效率可能会下降。同样,增加核酸的数量也可以提高超声辅助转染的转染效率。在同一项研究中,超声转染悬浮培养的人293T细胞比转染贴壁培养的相同细胞类型更容易。然而,这一观察结果与另一项研究的结果不一致,该研究报告在悬浮或单层条件下培养的转染大鼠细胞数量没有***差异。值得注意的是,后一项研究还报道了单层培养的大鼠细胞在转染后保持较高的细胞活力。然而,这两项研究的不一致结果表明,超声穿孔的比较好培养条件可能因使用的细胞系不同而异。在另一项研究中表明超声转染效率因使用的细胞类型而异,Hela和T-24细胞系的超声转染效率优于PC-3、U937和Meth A细胞系。因此,细胞类型的选择是影响超声转染效率的另一个因素。
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。常用的物理/机械转染方法包括电穿孔、声孔、基因显微注射和激光照射。
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%。不同种类的纳米颗粒转染细胞系后,产生不同的效率、毒性和组织特异性。青海非脂质体转染试剂
为了在体外和体内可重复地传递基因和siRNA,含有核酸的脂质体、脂丛和多丛的配方需要精确组成转染试剂。脂质体转染试剂教做
小RNA和质粒DNA的共转染可用于评估转染效率。这可以通过引入含有荧光素酶报告基因的质粒来实现,其中的3'UTR可以被特定的小RNA(如miRNA)识别,然后允许小RNA结合以抑制荧光素酶的表达。另一方面,在RNA干扰(RNAi)研究中,小RNA和质粒DNA的共转染也是必不可少的,以确定siRNA等特定小RNA对宿主细胞中特定基因表达的调节作用。小的非编码RNA,如siRNA,以其表观遗传调控能力而闻名,更具体地说,是转录后对特定基因表达的调控。siRNA模拟物和携带与荧光素酶报告系统相关的特定基因的质粒DNA可以同时共转染到靶细胞中。siRNA模拟物成功敲低特定基因表达将导致荧光素酶活性***降低。共转染还可能涉及不同的小分子如miRNAs,这有助于研究小RNA对靶宿主细胞的影响。例如,如果引入miRNA模拟物可以影响特定细胞类型中特定下游基因的表达,那么预计将其抑制剂序列同时转染到同一细胞中会降低单独miRNA模拟物序列发挥的转录后调节作用。与单一核酸类型的转染相比,涉及将多个核酸转移到同一细胞中的共转染通常更多挑战性更大,因为并非所有核酸类型都能有效转移,这可能取决于转染方法和所涉及的细胞类型。脂质体转染试剂教做