几种细胞转染技术原理和特点分析

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常规转染 技术可分为瞬时转染和稳定转染(永久转染)两大类。转染方法的选择对实验结果影响很大，不少转染方法都需对细胞数量，DNA与转染试剂比例，培养及检测时间进行优化。传统的转染技术，如DEAE右旋糖苷法，磷酸钙法，电穿孔法，脂质体法各有利弊，其主要原理及应用特点见下表：

转染 方法	原理	应用	特点
磷酸钙法	磷酸钙DNA复合物吸附细胞膜 被细胞内吞	稳定转染 瞬时性转染	不适用于原代细胞 操作简便但重复性差 有些细胞不适用
DEAE-右旋糖苷法	带正电的DEAE-右旋糖苷与核酸带负电的磷酸骨架相互作用形成的复合物被细胞内吞	瞬时性转染	相对简便、结果可重复 但对细胞有一定的毒副作用 转染时需除血清
电穿孔法	高脉冲电压破坏细胞膜电位，DNA通过膜上形成的小孔导入	稳定转染 瞬时性转染 所有细胞	适用性广但细胞致死率高，DNA和细胞用量大， 需根据不同细胞类型优化电穿孔实验条件
病毒介导法	通过侵染宿主细胞将外源基因整合到染色体中	稳定转染	可用于难转染的细胞、原代细胞，体内细胞等
逆转录病毒		特定宿主细胞	但携带基因不能太大细胞需处分裂期 需考虑安全因素
腺病毒	通过侵染宿主细胞将外源基因整合到染色体中	瞬时转染 特定宿主细胞	可用于难转染的细胞 需考虑安全因素
阳离子脂质体法	带正电的脂质体与核酸带负电的磷酸基团形成复合物被细胞内吞	稳定转染 瞬时性转染 所有细胞	适用性广，转染效率高，重复性好，但转染时需除血清。转染效果随细胞类型变化大
Biolistic颗粒传递法	将DNA用显微重金属颗粒沉淀，再将包被好的颗粒用弹道装置投射入细胞，DNA在胞内逐步释放，表达	瞬时性转染	可用于：人的表皮细胞，纤维原细胞，淋巴细胞系以及原代细胞
显微注射法	用显微操作将DNA直接注入靶细胞核	稳定转染 瞬时性转染	转染细胞数有限 多用于工程改造或转基因动物的胚胎细胞

除上述传统方法外，近年来国际上推出了一些阳离子聚合物基因转染技术，以其适用宿主范围广，操作简便，对细胞毒性小，转染效率高受到研究者们的青睐。其中树枝状聚合物(Dendrimers)和聚乙烯亚胺(Polyethylenimine，PEI) 的转染性能最佳，但树枝状聚合物的结构不易于进一步改性，且其合成工艺复杂。聚乙烯亚胺是一种具有较高的阳离子电荷密度的有机大分子，每相隔二个碳个原子，即每“第三个原子都是质子化的氨基氮原子，使得聚合物网络在任何pH下都能充当有效的“质子海绵”(proton sponge)体。这种聚阳离子能将各种报告基因转入各种种属细胞，其效果好于脂质聚酰胺，经进一步的改性后，其转染性能好于树枝状聚合物，而且它的细胞毒性低。大量实验证明，PEI是非常有希望的基因治疗载体。目前在设计更复杂的基因载体时，PEI 经常做为核心组成成分。

线型PEI(Line PEI,LPEI) 与其衍生物用作基因转染载体的研究比分枝状PEI(Branched PEI,BPEI) 要早一些，过去的研究认为在不考虑具体条件，LPEI/DNA 转染复合物的细胞毒性较低，有利于细胞定位，因此与BPEI相比应该转染效率高一些。但最近研究表明BPEI的分枝度高有利于形成小的转染复合物，从而提高转染效率，但同时细胞毒性也增大。超高分枝的、较柔性的PEI衍生物含有额外的仲胺基和叔胺基，在染实验中发现这种PEI的毒性低，但转染效率却较高。

GenEscort 是采用各种分枝状和超高分枝状的小分子PEI 与各种含有生理条件下可降解键的交联剂交联，合成出的一系列高分枝的可降解的PEI衍生物。聚合物的分枝结构使得其具有较高的正电性，因此易于高效地包裹各种DNA 、RNA 分子及质粒形成小的纳米颗粒，从而提高转染效率，当所形成复合物进入细胞以后，其中所含的生理条件下可降解的化学键在细胞内水解，使交联聚合物分解为无细胞毒性的小分子PEI ，这样结构的转染试剂在体外应用可以获得高的转染效率和低的细胞毒性，其可降解性对体内应用也具有重要的意义。