瞬时转染与稳定转染

背景

转染可以是暂时的或稳定的。两种形式都用于细胞和分子生物学,以将一段DNA或RNA插入宿主细胞,通常是哺乳动物细胞,以产生蛋白质或改变内源基因表达。

实验目标和实验持续时间决定了研究人员是否想要进行稳定或瞬时转染。在瞬时转染中,可以在转染后8至96小时的窗口中研究基因表达变化。该方法可用于基因或基因产物的短期表达,基因敲低或小规模蛋白质生产。如果用mRNA进行,其仅在未修饰的细胞中在细胞核外产生,则瞬时转染可以提供非常快速的结果。稳定转染是一个更长,更复杂的过程,主要用于大规模蛋白质生产,长期遗传调控研究,延伸药理学研究或基因治疗。

在插入真核细胞后,外源核酸可能或可能不会成为细胞基因组的一部分。如果片段整合并成为宿主基因组的固有部分,则引入的DNA随后被复制并表达,甚至在子细胞中也是如此。外源遗传密码的表达是连续的,转染过程称为稳定转染。如果宿主细胞拒绝插入的DNA片段,则转染变得短暂,因为引入的遗传物质的表达随后代而丧失。

由于它们的性质不同,稳定和瞬时的转染过程为科学家提供了不同的益处。稳定转染主要用于大规模生产蛋白质,研究基因表达,以及癌症等疾病的基因治疗方法的开发。影响稳定转染和掺入基因表达的其他因素包括不可预测的整合位点和质粒构建中使用的载体种类。有时,外源基因可以整合在相对不活跃的位置,导致极低的表达水平。

瞬时转染

在瞬时转染中,转染的材料进入细胞但不整合到细胞基因组中。质粒DNA(或其他类型的核酸)通常具有报告基因,其允许科学家通常在转染后1-2天内监测报告基因的表达。在短时间内,细胞核中存在许多外源基因的拷贝,并且基因被表达。然而,如果基因未掺入基因组中,转染的DNA将被降解并且不会传递给细胞的后代。高度超螺旋DNA似乎优于瞬时转染。

稳定的转染

使用产生人胰岛素的稳定转染细胞进行胰岛素生产。

在稳定转染中,质粒DNA成功地整合到细胞基因组中并将被传递给细胞的后代。该方法是非常罕见的并且执行起来非常复杂,因为质粒的有时不可预测的区域被整合,其可能不包含目的基因。所有稳定转染都以瞬时转染开始,但使用在质粒DNA上表达的选择标记使得能够选择已成功将基因整合到其基因组中的任何细胞。使用的常用方法是将质粒DNA设计成还含有表达抗生素抗性的基因。持续抗生素处理细胞长期导致仅稳定转染的细胞扩增,而非稳定细胞由于缺乏抗生素抗性而死亡。

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