脂质颗粒的加入导致内体DNA释放增加。Delgado等人通过在肾细胞中添加鱼精蛋白,设法提高了固体脂质纳米颗粒的转染效率,但与不添加鱼精蛋白的对照组相比,相同的多功能单元,DNA/鱼精蛋白/SLN(固体脂质纳米颗粒),降低了HEK 293细胞系(人胚胎肾细胞)的转染效率。这给了我们希望,通过加入必要的配体的可能性,使用纳米颗粒的转染可能会调整到给定的细胞类型。Bahrami et al.经表明,不同种类的纳米颗粒以不同的方式与细胞膜结合。形成这些键的差异取决于它们的球形或非球形形状,也取决于不同纳米颗粒所表现出的各种粘附电位以及它们进入后引起的膜形状变化。Prabha等人的实验表明,纳米颗粒的大小对COS-1(非洲绿猴肾细胞)和HEK 293细胞系的转染效率有***影响:使用较小的纳米颗粒时,转染效率分别是使用较大纳米颗粒的27倍和4倍。在两种分散体中,小颗粒和大颗粒的细胞摄取、表面电荷和DNA释放是相同的,这表明使用纳米颗粒进行基因传递的效率受到许多因素的影响,它们的使用应该根据细胞类型和应用条件进行具体调整。此外,用作纳米颗粒分散剂的不同物质,如十六种不同类型纳米颗粒的猪肺表面活性剂和牛血清白蛋白,对其在溶液中的团聚有***影响。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。非脂质体转染试剂帮转染
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。非脂质体转染试剂帮转染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。
化学转染可分为基于脂质体或非基于脂质体。基于脂质体的转染试剂是一种化学物质,它能够形成带正电的脂质聚集体,这些聚集体可以与宿主细胞的磷脂双分子层顺利融合,从而允许外来遗传物质以**小的阻力进入。另一方面,非脂质体转染试剂可进一步分为几类,包括磷酸钙、树状大分子、聚合物、纳米颗粒和非脂质体。磷酸钙是转染中使用的低价的化学物质之一,转染涉及将带正电的钙离子(Ca2+)与带负电的核酸结合,形成沉淀,然后被宿主细胞吸收。然而,磷酸钙转染的成功率较低,需要事先优化才能达到较高的转染效率。树状大分子是三维的、高度支化的有机大分子,可以与核酸形成复合物,作为一种替代的非脂质体转染试剂,它优于磷酸钙。然而,使用树状大分子的转染效率仍然低于病毒载体和脂质体试剂。阳离子聚合物也可以与带负电荷的核酸形成复合物,这有助于细胞通过内吞作用吸收遗传物质。与病毒载体相比,阳离子聚合物产生的细胞毒性较小,但效率也较低。纳米颗粒由于其体积小,增强了核酸进入宿主细胞的能力,正在成为非脂质体转染的替代选择。
评估转染效率至关重要,特别是在需要高转染效率以保证特定下游靶标转录后调控的功能研究中。可以选择多种策略来评估转染效率。实时聚合酶链反应(qPCR)是一种通过直接测量特定外源蛋白表达水平来评估转染效率的定量方法。细胞内核酸或其他可能受到外源核酸(如miRNAs)影响的细胞内核酸。在瞬时转染的情况下,每次转染后都应进行qPCR,以确保良好的转染效率,然后再进行下游实验。与质粒报告系统共转染是另一种策略,可以通过表达特定的报告蛋白(如荧光素酶或β-半乳糖苷酶)来评估转染效率。采用小RNA荧光素酶报告系统以干扰(RNAi)研究为例,miRNA转染成功的标志是荧光素酶活性下调,这是由于miRNA与转录的荧光素酶mRNA 3'端结合导致mRNA降解。荧光显微镜是评估转染效率的另一种常见、简便、快速的方法。它通常涉及使用携带荧光报告基因或标记有荧光团的寡核苷酸的载体来进行荧光检测。然而,荧光显微镜只能提供对转染效率的定性或半定量测量,这可以使用ImageJ等专门软件来确定。转染试剂的冻融被认为是另一个可能影响转染效率的潜在因素。
PHP是由天然来源的羟基脯氨酸(如胶原蛋白、明胶和其他蛋白质)制成的,是***个用作基因载体的聚酯。在生理环境中,PHP可以在不到两个小时的时间内失去其初始分子量的50%。然而,PHP完全分解为其等效单体需要三个月的时间,分解产物是单体羟脯氨酸。虽然PHP酯在溶液中单独存在时降解很快,但与DNA络合时更稳定。将PHP酯/pSV-gal复合物转染CPAE细胞,测定PHP酯作为基因传递载体的活性。由于聚L-赖氨酸是**常用的基因转运聚合物,PHP酯的转染效率与聚L-赖氨酸相当。转染效果随着PHP酯浓度高于DNA浓度而增加。PHP酯转染细胞的能力不受FBS存在的影响。结果表明,PHP酯是一种潜在的基因载体。在选择合适的小RNA分子进行转染相关功能分析之前,应先确定其实验需要。PEI 转染试剂效率高
研究已经确定了阳离子脂质体(CLs)的某些特征,这些特征增强了它们在体内转运核酸的能力。非脂质体转染试剂帮转染
在7种转染试剂(DAC-30、DC-30、Lipofectin、LipofectAMINEPLUS、Effectene、FuGene 6和superect)中,FuGene 6转染HASMCs和α-10 SMCs的效率比较高。在这两种细胞系中,superect产生的细胞毒性作用比较高,其次是DAC-30和Lipofectamine Plus,而FuGene 6被认为对细胞系相对安全。在另一项比较人类和动物来源的不同细胞系转染结果的研究中,猪气管上皮细胞(PTE)被Effectene、Lipofectamine Plus和PEI等转染试剂转染的效率高于人类气管上皮细胞(HTE)。化学转染后,转染后的HTE也表现出比PTE更低的活力。两项被引用研究的综合结果认为动物细胞系可能比人类细胞系更有效地转染。悬浮细胞通常被认为比贴壁细胞更难转染,因为转染复合物对细胞的潜在附着减少悬浮细胞表面。然而,一项比较Xfect、Lipofectamine2000、Nanofectamin、TransIT-X2和TransIT-2020效率的研究表明,除了Xfect之外,所有试剂转染悬浮细胞的效率都高于贴壁细胞(Tammetal.,2016)。然而,相反观察结果背后的原因在很大程度上仍不清楚,未来可能会进一步探索。核酸与转染试剂的比例非脂质体转染试剂帮转染