阳离子聚合物基因转染技术

细胞转染是将外源分子如 DNA、RNA 等导入真核细胞中的技术。阳离子聚合物基因转染技术是近年来国际上推出的细胞转染方法，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。

 

• 阳离子聚合物基因转染技术原理

阳离子聚合物结构上的一个共同特点是分子内含有许多氨基，在生理 pH 下会发生质子化，这些质子化的氨基可以中和 DNA 质粒表面的负电荷，使 DNA 分子由伸展结构压缩为体积相对较小的 DNA 粒子，或将目的基因包裹在其中，使 DNA 免受核酸酶的降解，它们可以作为基因载体。阳离子聚合物表面的正电荷与 DNA 上带负电荷的磷酸基团产生静电作用形成阳离子聚合物-DNA 复合物。阳离子聚合物-DNA 复合物主要是通过细胞内吞作用将DNA转移进入细胞，形成内含体(endosome)，DNA 从内含体释放，进入细胞质中，再进一步进入核内转录、表达。

 

• 阳离子聚合物基因转染技术的优点

阳离子聚合物作为一种相对安全、高效的基因载体，在基因治疗和生物学研究领域有着广阔的应用前景。阳离子聚合物载体与其他形式的基因载体相比有着不可比拟的优点：
①无免疫原性，不会引起机体的免疫反应；
②通过控制粒径尺寸和表面性质可控制载体的生理行为；
③可根据需要灵活设计分子结构；
④遗传物质的释放可做到由聚合物基质的降解速率决定。

 

• 阳离子聚合物的阳离子特性对其转染特性的影响

阳离子聚合物作为基因载体时，其阳离子特性对基因转染效率有如下影响：
一，提供与 DNA 自组装的动力，有利于保护 DNA 免受降解；
二，压缩 DNA 成为比自由 DNA 体积小的复合物颗粒，有利于进入细胞；
三，复合物颗粒之间产生静电排斥作用，稳定复合物；
四，与细胞膜产生静电吸引作用，促进复合物内吞；
五，与体液负电组分结合，不利于体内转运；
六，阻止 DNA 释放，不利于编码基因表达。

前四种影响有利于提高转染效率，后两种影响不利于提高转染效率，由此可见阳离子聚合物的阳离子特性对基因转染效率具有双重性影响。提高阳离子聚合物作为基因载体时的转染效率就要促进阳离子特性的有利影响抑制其不利影响。阳离子聚合物的阳离子特性也是其具有细胞毒性的决定因素之一，其所携带的正电荷会破坏细胞的膜结构，对于血细胞而言会产生溶血现象。阳离子聚合物的分子量越高，电荷量越大，毒性也越大。

 

• 个人经验

本人使用的是北京义翘神州的 Sinofection^® 在 100 mL 培养瓶（溶液体积占瓶体积的 1/5）转染悬浮细胞（别的方法可以参考生产商提供的 protocol）。
 

1.转染前准备：将密度为 0.3~0.35X10 ⁶ cells/mL 的 HEK293F 细胞传代接种于 20 mL 培养基中。在 36.5 ℃，175 rpm ，5% CO₂ 的条件下培养。3 天后细胞密度约 2~3X10 ⁶ cells/mL 时用培养基 SMM 293 TI 稀释处理细胞密度到 1X10⁶ cells/mL，每瓶细胞液体积为 20 mL，然后旋紧瓶口放入摇床继续培养，2~4 小时后可以进行转染。

2. 转染液的配制：
（1）用 150 mM 的 NaCl 稀释 10 µg DNA，混匀后放置 5 min；
（2）往 DNA 稀释液中加入 50 μL 的 Sinofection，最终转染液的总体积为 1 mL，混匀后放置 10 min。

3. 将转染液逐滴加入到细胞培养液中，摇匀后旋紧瓶口放回摇床（ 36.5 ℃，5% CO₂，175 rpm）。

4. 48~72 h 后可检测基因表达。如用于重组蛋白、抗体生产，转染 20~24 h 后加入 SMS 293-I 加料液（0.7 mL/瓶），以后隔天加料培养 6~10 天。