RNA轉(zhuǎn)染試劑是一類(lèi)能夠?qū)NA分子導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì),其作用原理主要涉及以下幾個(gè)方面。利用電荷相互作用:許多RNA轉(zhuǎn)染試劑是陽(yáng)離子性的,它們可以與帶負(fù)電荷的RNA分子通過(guò)靜電相互作用結(jié)合形成復(fù)合物。例如,魚(yú)精蛋白是一種天然陽(yáng)離子肽混合物,由于相反電荷驅(qū)動(dòng)的耦合作用,被用于細(xì)胞內(nèi)核酸的遞送8。魚(yú)精蛋白不僅可以保護(hù)RNA免受生物系統(tǒng)中的降解,還能增強(qiáng)其對(duì)細(xì)胞的穿透能力。陽(yáng)離子脂質(zhì)體也是常見(jiàn)的轉(zhuǎn)染試劑之一。以LipofectamineTM2000為例,它可以介導(dǎo)攜帶綠色熒光蛋白基因的真核表達(dá)載體轉(zhuǎn)染至雞成骨細(xì)胞9。陽(yáng)離子脂質(zhì)體通過(guò)其陽(yáng)離子頭部與RNA的負(fù)電荷相互作用,形成脂質(zhì)體-RNA復(fù)合物,然后通過(guò)與細(xì)胞膜的融合或內(nèi)吞作用將RNA導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)。內(nèi)吞作用途徑:一些RNA轉(zhuǎn)染試劑通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。如合成的8-mer兩親性反式多聚2'-O-甲基尿苷硫代磷酸三酯RNA元件(2'-OMeUtaPS),它能介導(dǎo)將不帶電荷的聚A尾磷酸二酰胺基嗎啉代序列(PMO)高效遞送至HeLapLuc705細(xì)胞或肌管肌肉細(xì)胞。已確定大胞飲作用是HeLapLuc705細(xì)胞中使用的主要內(nèi)吞途徑。作為一般指導(dǎo)原則,建議使用早期傳代的細(xì)胞以獲得良好的轉(zhuǎn)染效率,特別是涉及原代或干細(xì)胞的轉(zhuǎn)染。鄭州轉(zhuǎn)染試劑毒性低
選擇合適的轉(zhuǎn)染試劑GenMute試劑在人肝*細(xì)胞模型中的應(yīng)用:在人肝*細(xì)胞HepG2和Huh7.5中,研究對(duì)比了脂質(zhì)體類(lèi)的Lipofectamine?RNAiMAX和HepG2特異性的聚合物類(lèi)GenMute?兩種轉(zhuǎn)染試劑30。通過(guò)細(xì)胞成像分析發(fā)現(xiàn),GenMute處理的細(xì)胞對(duì)熒光標(biāo)記的陰性對(duì)照siRNA的攝取高于LipofectamineRNAiMAX轉(zhuǎn)染的細(xì)胞。并且,MTT實(shí)驗(yàn)表明,GenMute轉(zhuǎn)染的細(xì)胞比LipofectamineRNAiMAX處理的細(xì)胞具有更高的存活率。這提示在人肝*細(xì)胞模型中,GenMute試劑可能是更適合的轉(zhuǎn)染試劑,在提高轉(zhuǎn)染效率的同時(shí)降低了細(xì)胞死亡。siRNA共軛殼聚糖納米顆粒在脊髓損傷模型中的應(yīng)用:在創(chuàng)傷性脊髓損傷(SCI)模型中,通過(guò)制備帶有抗體靶向部分的siRNA共軛殼聚糖復(fù)合物,以抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的表達(dá),該復(fù)合物主要靶向M1巨噬細(xì)胞31。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ab-siRNA共軛殼聚糖納米顆粒在體外***降低了M1極化巨噬細(xì)胞中的iNOS表達(dá),具有高轉(zhuǎn)染效率和低細(xì)胞毒性。在體內(nèi)應(yīng)用該納米顆粒后,SCI后的iNOS表達(dá)和細(xì)胞凋亡均減少。這說(shuō)明在特定的病理模型中,針對(duì)性設(shè)計(jì)的納米顆粒轉(zhuǎn)染試劑可以在提高轉(zhuǎn)染效率的同時(shí)降低細(xì)胞死亡。小鼠轉(zhuǎn)染試劑脂質(zhì)復(fù)合物(CLNACs)通過(guò)網(wǎng)格蛋白參與的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。
對(duì)于容易轉(zhuǎn)染的貼壁細(xì)胞如人胚腎細(xì)胞(HEK293)和人宮頸*細(xì)胞(HeLa),脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染效率相對(duì)較高。這些細(xì)胞具有較強(qiáng)的內(nèi)吞能力,能夠有效地?cái)z取脂質(zhì)體-核酸復(fù)合物。例如,在標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)染條件下,HEK293細(xì)胞的轉(zhuǎn)染效率可以達(dá)到50%-70%。而對(duì)于一些難轉(zhuǎn)染的貼壁細(xì)胞,如原代肝細(xì)胞和某些神經(jīng)細(xì)胞,其轉(zhuǎn)染效率較低。這是因?yàn)樗鼈兊募?xì)胞膜結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,可能存在較厚的糖萼或者緊密的細(xì)胞間連接,阻礙了脂質(zhì)體-核酸復(fù)合物的進(jìn)入。例如,原代肝細(xì)胞的轉(zhuǎn)染效率可能只有10%-20%。
一般來(lái)說(shuō),貼壁細(xì)胞對(duì)脂質(zhì)體的耐受性相對(duì)較好。但是,在高濃度脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染的情況下,即使是耐受性好的細(xì)胞也會(huì)受到影響。例如,HeLa細(xì)胞在高濃度脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞膜完整性受損,表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)乳酸脫氫酶(LDH)釋放增加,細(xì)胞的代謝活動(dòng)也會(huì)受到一定程度的干擾。對(duì)于難轉(zhuǎn)染的貼壁細(xì)胞,由于其本身比較脆弱,較低濃度的脂質(zhì)體也可能產(chǎn)生明顯的細(xì)胞毒性。比如原代神經(jīng)細(xì)胞,脂質(zhì)體可能會(huì)破壞其精細(xì)的神經(jīng)突起結(jié)構(gòu),影響細(xì)胞的正常生理功能。
評(píng)估轉(zhuǎn)染效率至關(guān)重要,特別是在需要高轉(zhuǎn)染效率以保證特定下游靶標(biāo)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的功能研究中??梢赃x擇多種策略來(lái)評(píng)估轉(zhuǎn)染效率。實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)(qPCR)是一種通過(guò)直接測(cè)量特定外源蛋白表達(dá)水平來(lái)評(píng)估轉(zhuǎn)染效率的定量方法。細(xì)胞內(nèi)核酸或其他可能受到外源核酸(如miRNAs)影響的細(xì)胞內(nèi)核酸。在瞬時(shí)轉(zhuǎn)染的情況下,每次轉(zhuǎn)染后都應(yīng)進(jìn)行qPCR,以確保良好的轉(zhuǎn)染效率,然后再進(jìn)行下游實(shí)驗(yàn)。與質(zhì)粒報(bào)告系統(tǒng)共轉(zhuǎn)染是另一種策略,可以通過(guò)表達(dá)特定的報(bào)告蛋白(如熒光素酶或β-半乳糖苷酶)來(lái)評(píng)估轉(zhuǎn)染效率。采用小RNA熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)以干擾(RNAi)研究為例,miRNA轉(zhuǎn)染成功的標(biāo)志是熒光素酶活性下調(diào),這是由于miRNA與轉(zhuǎn)錄的熒光素酶mRNA 3'端結(jié)合導(dǎo)致mRNA降解。熒光顯微鏡是評(píng)估轉(zhuǎn)染效率的另一種常見(jiàn)、簡(jiǎn)便、快速的方法。它通常涉及使用攜帶熒光報(bào)告基因或標(biāo)記有熒光團(tuán)的寡核苷酸的載體來(lái)進(jìn)行熒光檢測(cè)。然而,熒光顯微鏡只能提供對(duì)轉(zhuǎn)染效率的定性或半定量測(cè)量,這可以使用ImageJ等專(zhuān)門(mén)軟件來(lái)確定。并被困在核內(nèi)小體中,從這些囊泡結(jié)構(gòu)中釋放出來(lái),進(jìn)入核周區(qū)域,后進(jìn)入細(xì)胞核。
隨著寡核苷酸生物合成產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,不同類(lèi)型的修飾寡核苷酸也被引入市場(chǎng),以提高小RNA寡核苷酸轉(zhuǎn)染的效率。其中一種是通過(guò)化學(xué)修飾來(lái)提高其與靶標(biāo)和阻斷外切酶活性的結(jié)合親和力的agomirs和antagomirs。agomir是一種人工修飾的雙鏈miRNA模擬物,旨在發(fā)揮比傳統(tǒng)miRNA模擬物更高的靶標(biāo)抑制活性(krtzfeldt另一方面,antagomir是一種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的單鏈miRNA類(lèi)似物,旨在抑制特定的miRNA。agomir和antagomir都被認(rèn)為更穩(wěn)定、更有效、更特異,而且與正常的模擬物或拮抗劑相比,對(duì)宿主細(xì)胞膜具有更高的結(jié)合親和力。鎖定核酸(LNA)是另一種修飾的寡核苷酸,其至少一個(gè)核苷酸具有額外的亞甲基橋,以增強(qiáng)其核糖環(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其鎖定的核糖結(jié)構(gòu)使得LNA比常用的寡核苷酸更短,從而使其比傳統(tǒng)的寡核苷酸表現(xiàn)出更高的效率、穩(wěn)定性和結(jié)合親和力。NA基寡核苷酸的應(yīng)用已被報(bào)道用于各種生化或功能分析,涉及遞送小RNA分子,如siRNA、miRNA和piRNA。一些基于NA基的轉(zhuǎn)染不需要轉(zhuǎn)染試劑,這可以比較大限度地減少轉(zhuǎn)染過(guò)程中試劑的二次效應(yīng)。評(píng)估轉(zhuǎn)染效率至關(guān)重要,特別是在需要高轉(zhuǎn)染效率以保證特定下游靶標(biāo)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的功能研究中。小鼠轉(zhuǎn)染試劑
基因注射包括通過(guò)注射將所需的核酸物質(zhì)直接輸送到宿主細(xì)胞核中。鄭州轉(zhuǎn)染試劑毒性低
質(zhì)子泵抑制劑可以通過(guò)基于從一個(gè)供體蛋白到受體蛋白的能量轉(zhuǎn)移的物理測(cè)量來(lái)評(píng)估,也可以通過(guò)化學(xué)測(cè)量來(lái)評(píng)估,在化學(xué)測(cè)量中,表達(dá)的蛋白質(zhì)與另一種蛋白質(zhì)之間的相互作用活性可以在刺激時(shí)通過(guò)適當(dāng)?shù)膱?bào)告系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)。后一種基于熒光素酶的方法被稱(chēng)為生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(BRET),它是熒光共振能量轉(zhuǎn)移研究質(zhì)子泵抑制劑的替代方法。多個(gè)質(zhì)粒的共轉(zhuǎn)染也可以應(yīng)用于轉(zhuǎn)染,其中包括將編碼Cas9蛋白和引導(dǎo)RNA的質(zhì)粒遞送到宿主細(xì)胞,使用CRISPR/Cas9基因組工程系統(tǒng)進(jìn)行基因組編輯。除了使用多個(gè)質(zhì)粒外,雙鏈載體是另一種將不同基因傳遞到宿主細(xì)胞的方法。雙鏈載體是一種能夠表達(dá)兩種不同基因的載體,通過(guò)一個(gè)內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)連接,只有一個(gè)啟動(dòng)子。鄭州轉(zhuǎn)染試劑毒性低