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发布时间：2025-05-09 浏览次数：
细胞转染是指将外源DNA、RNA或蛋白质引入真核细胞的过程。这一技术允许科学家在细胞内人为地调控基因表达，从而研究基因功能、蛋白质合成、细胞生长和发育等重要生物过程。转染技术在现代生物学和医学研究中扮演了举足轻重的角色，是许多实验和治疗策略的基础。
细胞转染的分类及详细介绍
1. 瞬时转染(Transient Transfection)
定义：
瞬时转染是指将外源DNA或RNA导入细胞中，使其在一段有限的时间内进行高效表达，但不能随细胞传代而持续稳定表达。瞬时转染通常使用化学转染试剂或物理方法(如电穿孔、微注射等)导入外源DNA，并使其在短暂的时间内表达所需的蛋白质。
详细介绍：
过程：
DNA入核：导入的DNA进入细胞核，在核内根据碱基互补配对原则进行转录，形成mRNA。
mRNA出核：mRNA通过核孔复合物(NPC)离开细胞核，进入细胞质。
蛋白质合成：mRNA与细胞质中的核糖体结合，通过高尔基体、内质网等细胞器的加工，形成具有生物活性的蛋白质。
特点：
快速表达：通常在转染后24-72小时内即可检测到目的基因的表达，适用于短期的实验研究。
高水平表达：由于每个细胞可存在多个拷贝数，瞬时转染能够实现目的基因的高水平表达，有利于进行启动子和其他调控元件的分析。
不整合到基因组：外源DNA不整合到宿主细胞的染色体中，因此表达是暂时的，随着细胞的分裂和传代会逐渐消失。
应用：
启动子和调控元件分析：通过瞬时转染，可以快速分析启动子和其他调控元件的功能。
蛋白功能研究：在短期内获得大量的目的蛋白，用于蛋白结构和功能的研究。
RNA干扰(RNAi)：瞬时转染siRNA或miRNA，用于抑制特定基因的表达，研究其功能。
2. 稳定转染(Stable Transfection)
定义：
稳定转染是指将外源性DNA整合至细胞基因组中，或者作为游离型质粒存在，使外源性DNA长期存在于转染细胞及其子代细胞中。稳定转染适用于重组蛋白生产和外源性DNA表达的下游或长期效应分析。
详细介绍：
过程：
整合到基因组：导入的DNA通过随机整合或同源重组的方式整合到宿主细胞的基因组中。
筛选稳定表达的细胞：通过药物筛选(如G418、嘌呤霉素等)，只有成功整合并表达抗性基因的细胞才能在选择性培养基中存活下来。
长期表达：稳定整合的基因可以在细胞传代过程中长期存在并表达。
特点：
长期表达：稳定转染的细胞可以在多次传代后仍保持目的基因的表达，适用于长期的实验研究和生产。
低表达水平：由于只有单个或几个拷贝的外源性DNA整合至稳定转染细胞的基因组中，其表达水平一般低于瞬时转染。
需要筛选：稳定转染的效率相对较低，需要通过药物筛选等方法富集稳定表达的细胞。
应用：
重组蛋白生产：构建稳定表达特定蛋白的细胞株，用于大规模生产重组蛋白。
基因治疗：将治疗性基因稳定整合到患者的细胞中，实现长期的基因治疗效果。
长期效应分析：研究基因表达的长期生物学效应，如细胞分化、肿瘤发生等。
三、转染过程中的注意事项
1. 细胞健康和生长状态
高质量的细胞：转染前，确保细胞健康，活性>90%。使用台盼蓝染色法可轻松测定细胞活性。避免使用过度生长或汇合状态的细胞，因为这可能改变细胞的生长速度和形态。
正确的传代：定期传代细胞，在转染前一天将细胞铺板，使其在转染时达到70-90%的汇合率。对于快速生长的细胞，按1:10的比例分瓶;对于生长缓慢的细胞，按1:5的比例分瓶。
2. 核酸质量
高纯度的核酸：使用高质量、高纯度的DNA或RNA，避免内毒素污染。对于质粒DNA，浓度最好不低于1000ng/μL，以确保高效转染。
合适的启动子：选择适合的启动子对于实现高转染活性至关重要。CMV启动子在大多数细胞类型中可以获得高表达活性，但在某些细胞系(如T细胞来源的细胞系)中可能需要额外的激活。
3. 转染试剂和方法
优化转染试剂：根据细胞类型选择合适的转染试剂，并优化转染条件。脂质体转染试剂是最常用的化学转染方法之一，但不同细胞系对试剂的敏感性不同，可能需要进行调整。
物理转染方法：物理转染方法如电穿孔法、显微注射和基因枪等虽然效率高，但需要昂贵的仪器和复杂的操作，一般实验室可能难以实施。
4. 转染复合物的形成
无血清环境：在形成DNA-阳离子脂质体复合物时，避免有血清存在，因为血清会影响复合物的形成。可以使用无血清培养基或Opti-MEM培养基进行复合物的制备。
优化比例：确定最佳的核酸与转染试剂比例，以形成稳定且高效的转染复合物。不同细胞类型对复合物的耐受性不同，需要进行优化。
5. 转染后细胞的处理
避免使用抗生素：在转染培养基中不要使用抗生素，因为阳离子脂质体试剂增加了细胞的通透性，使抗生素可以进入细胞，降低细胞活性，导致转染效率低下。在稳定转染中，使用选择性抗生素进行筛选时也要特别注意。
优化培养条件：转染后的细胞需要在适宜的条件下培养，以促进转染基因的表达。根据不同的细胞类型和实验要求，调整培养温度、CO2浓度和培养基成分等。
四、总结
细胞转染是现代生物学研究中的一项关键技术，通过将外源核酸或蛋白质引入真核细胞，可以深入研究基因功能、蛋白质表达和细胞生理过程。瞬时转染和稳定转染是两种主要的转染类型，各有其特点和应用范围。在进行细胞转染时，需要注意细胞的健康状态、核酸质量、转染试剂和方法的选择，以及转染后细胞的处理等多个方面，以确保转染效率和实验结果的可靠性。随着技术的不断发展，细胞转染技术在基因治疗、生物制药等领域的应用前景广阔。