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1分鐘解鎖兩代轉(zhuǎn)染試劑的差異

2021-8-27  閱讀(296)

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1分鐘解鎖兩代轉(zhuǎn)染試劑的差異



導(dǎo)讀


化學(xué)轉(zhuǎn)染方法是生物醫(yī)學(xué)研究中常用的轉(zhuǎn)染方法,主要包括兩類:陽(yáng)離子脂質(zhì)體和陽(yáng)離子聚合物。在購(gòu)買使用過(guò)程中,該如何選擇,他們之間的區(qū)別在哪,小翌來(lái)為大家進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。


黃1.jpg



陽(yáng)離子脂質(zhì)體


陽(yáng)離子脂質(zhì)體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染是目前常用的轉(zhuǎn)染方式之一。其原理是陽(yáng)離子脂質(zhì)體的基本結(jié)構(gòu)由帶正電荷的頭基和一個(gè)或兩個(gè)烴鏈組成,帶正電荷的頭基與帶負(fù)電荷的核酸通過(guò)靜電作用形成復(fù)合物,經(jīng)細(xì)胞的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。在DNA與陽(yáng)離子脂質(zhì)體形成lipoplex的過(guò)程中,陽(yáng)離子脂質(zhì)體起到復(fù)合和凝集DNA的作用,同時(shí)也有助于復(fù)合物與細(xì)胞膜的結(jié)合。

黃2.jpg 
圖1. 脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)(源于Nature)

a.簡(jiǎn)單的脂質(zhì)體,由磷脂雙分子層構(gòu)成的脂質(zhì)囊泡

b.“隱身"脂質(zhì)體,通過(guò)PEG修飾實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)

c.大多數(shù)陽(yáng)離子脂質(zhì)體具有洋蔥樣結(jié)構(gòu),DNA夾在陽(yáng)離子膜之間

d.Kubitschke等人報(bào)道的新型脂質(zhì)體,由花瓶狀的脂質(zhì)分子(分子兩側(cè)有疏水鏈和親水鏈)組成雙分子層

陽(yáng)離子脂質(zhì)體應(yīng)用非常廣泛,具有以下特點(diǎn):
 使用方法簡(jiǎn)單
 可攜帶大片段DNA,通用于各種類型的DNA或RNA
  能轉(zhuǎn)染各種類型的細(xì)胞
 沒(méi)有免疫原性
 在體外基因轉(zhuǎn)染中有很高的效率
近年來(lái),體內(nèi)轉(zhuǎn)染研究越來(lái)越火熱,陽(yáng)離子脂質(zhì)體在很大程度上由于以下特點(diǎn)限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用,無(wú)法直接應(yīng)用于體內(nèi)研究:
 在血清存在的情況下會(huì)迅速失活
 脂質(zhì)體本身會(huì)參與細(xì)胞生理活動(dòng),引起基因表達(dá)的上調(diào)或下調(diào),造成細(xì)胞毒性
 在肺組織內(nèi)累積,誘發(fā)強(qiáng)烈的抗炎反應(yīng),導(dǎo)致高水平的毒性

同時(shí),人們也一直在尋找更有效、毒性小,同時(shí)對(duì)研究影響也小的轉(zhuǎn)染試劑。由于脂質(zhì)類轉(zhuǎn)染試劑對(duì)細(xì)胞的毒性是由其脂質(zhì)特性決定的,眾多的研究者和生物公司將新一代轉(zhuǎn)染試劑的開發(fā)聚焦在非脂質(zhì)體的聚合物上。

黃3.jpg 
圖2. 陽(yáng)離子脂質(zhì)體與陽(yáng)離子聚合物介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染

陽(yáng)離子聚合物


近年來(lái)國(guó)際上推出了一些陽(yáng)離子聚合物基因轉(zhuǎn)染技術(shù),以其適用宿主范圍廣、操作簡(jiǎn)便、對(duì)細(xì)胞毒性小、轉(zhuǎn)染效率高的特點(diǎn),受到研究者們的青睞。其原理是帶正電的聚合物與帶負(fù)電的核酸磷酸基團(tuán)形成帶正電的復(fù)合物后與細(xì)胞表面帶負(fù)電的蛋白多糖相互作用,并通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。
陽(yáng)離子聚合物相對(duì)毒性較低,和陽(yáng)離子脂質(zhì)體最大的區(qū)別:

 不含疏水部分而*溶于水

 方便地進(jìn)行化學(xué)修飾

 不像脂質(zhì)體一樣破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)

陽(yáng)離子聚合物高效轉(zhuǎn)染的特征:

 濃縮DNA,將DNA運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi),并其在細(xì)胞核內(nèi)釋放

 細(xì)胞毒性很低,很穩(wěn)定

 不被血清清除

目前使用*泛的陽(yáng)離子聚合物轉(zhuǎn)染試劑是聚乙烯亞胺(PEI),具有顯著的特點(diǎn):

 毒性低、成本低、免疫原性低

 可將外源基因轉(zhuǎn)染到懸浮細(xì)胞或貼壁細(xì)胞中

黃4.jpg

圖3. PEI轉(zhuǎn)染DNA示意圖(源于網(wǎng)絡(luò))

PEI是一種具有較高的陽(yáng)離子電荷密度的有機(jī)大分子,每相隔二個(gè)碳原子,即每第三個(gè)原子都是質(zhì)子化的氨基氮原子,使得聚合物網(wǎng)絡(luò)在任何pH下都能充當(dāng)有效的“質(zhì)子海綿"(proton sponge)體。自1995年P(guān)EI被用于DNA轉(zhuǎn)染以來(lái),就因其安全性和穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和基因療法中。

圖4. PEI使用效果圖 

 a. PEI 40000轉(zhuǎn)染GFP質(zhì)粒到貼壁細(xì)胞Hek-293,72h后,轉(zhuǎn)染效率達(dá)到90%(左圖)

 b.PEI 40000轉(zhuǎn)染GFP質(zhì)粒到懸浮細(xì)胞CHO-K1,72h后,轉(zhuǎn)染效率達(dá)到80%(右圖)

隨著PEI技術(shù)的不斷革新與發(fā)展,現(xiàn)在PEI被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)研究、非病毒載體體內(nèi)轉(zhuǎn)染研究、病毒和蛋白生產(chǎn)專用研究中。大量實(shí)驗(yàn)證明,PEI是非常有希望的基因治療載體。目前在設(shè)計(jì)更復(fù)雜的基因載體時(shí),PEI經(jīng)常作為核心組成成分。

目前翌圣提供了多種轉(zhuǎn)染試劑,客戶可根據(jù)轉(zhuǎn)染核酸的種類/貼壁細(xì)胞/懸浮細(xì)胞等條件,選擇合適的轉(zhuǎn)染試劑,我們將在下期進(jìn)行說(shuō)明。



參考文獻(xiàn)

[1]. Andrzej W.Cwetsch, Bruno Pinto, Annalisa Savardi, Laura Cancedda. In vivo methods for acute modulation of gene expression in the central nervous system. Progress in Neurobiology. 2018 September 2018, Pages 69-85. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2018.04.008



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產(chǎn)品名稱

產(chǎn)品編號(hào)

規(guī)格

Hieff TransTM脂質(zhì)體核酸轉(zhuǎn)染試劑

40802ES02

0.5mL

40802ES03

1.0mL

Hieff TransTMsiRNA/miRNA體外轉(zhuǎn)染試劑

40806ES02

0.5mL

40806ES03

1.0mL

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