什么是转染?

广义的转染是指利用病毒感染以外的方式人工将核酸(DNA 或 RNA)导入细胞的过程。使用各种化学、生物或物理方法引入外源核酸可造成细胞性质改变,从而得以在细胞背景下研究基因功能和蛋白表达。

经过转染后,导入的核酸有可能暂时存在于细胞内,只在有限的时间内表达而不进行复制,也可能稳定存在并整合到受体细胞的基因组中,在宿主基因组复制时一同复制。转染类型

转染术语

随着基因递送领域的技术进步,各种基因递送系统的术语也随之更新并进一步细化,以便区分各种方法和细胞类型。

转染通常是指将核酸引入真核细胞,或更具体而言引入动物细胞。术语“转染”的经典定义是指摄取感染原核生物的病毒或噬菌体的核酸,导致感染并产生成熟的病毒颗粒。不过,该术语目前的含义包括将外源核酸人工引入细胞。

转化通常用于描述细菌、非动物真核细胞和植物细胞中的非病毒 DNA 转移。不过,转化也指导致动物细胞表型永久性改变的特定事件或一系列事件,并意味着遗传不稳定性和向癌变状态进展。尽管从这个意义上而言,转化可由转化病毒感染或基因转染引起,但也可自发产生或在电离辐射或化学诱变剂等外界应激源作用后产生。因此,在描述向动物细胞中引入外源性遗传物质时,应避免使用该术语。

转导用于描述病毒介导的 DNA 转移。不过,术语“转染”也用于特指使用从真核细胞病毒或噬菌体分离的病毒核酸感染细胞。

应用

转染的两个主要目的是产生重组蛋白或者特异性增强或抑制转染细胞中的基因表达。因此,转染是研究基因或基因产物功能和调控的有力分析工具,也可用于生产转基因生物以及作为基因治疗的方法。

基因表达

转染是使用质粒载体或 mRNA 在培养细胞(或动物模型)中表达目标蛋白的最常用方法。在真核细胞中进行蛋白表达可获得经适当折叠和翻译后修饰而具有目标功能的重组蛋白。此外,通过将具有易于检测的标记物和其他修饰的蛋白引入细胞中,可以研究启动子和增强子序列或蛋白间的相互作用。

此外,采用各种转染策略可实现各种形式的生物制品生产。例如,重编程转录因子的递送能够生成诱导性多能干细胞 (iPSC)。另一方面,稳定转染可用于各种治疗分子的生物生产。

基因抑制

转染的另一个常见应用是通过 RNA 干扰 (RNAi) 抑制特定蛋白的表达。在哺乳动物细胞中,RNAi 通过内源性表达的非编码 RNA 以 microRNA (miRNA) 的形式发生,microRNA 来源于双链 RNA (dsRNA) 前体分子。前体分子被加工为成熟的 miRNA,后者成为 RNA 诱导沉默复合体 (RISC) 的一部分,RISC 的作用是抑制互补靶标 mRNA 的翻译。

基于载体的系统可表达 miRNA 前体分子或短发夹 RNA (shRNA) 前体分子,经内源性机制加工后,可分别产生 miRNA 和 shRNA,随后发挥抑制基因表达的作用。这些系统可实现重组构建体的稳定转染以及前体分子的诱导型表达。

化学合成的短/小干扰 RNA (siRNA) 也可被整合到 RISC 中,通过靶向互补 mRNA 进行降解,诱导基因沉默。对 siRNA 的修饰有助于防止脱靶效应以及确保 dsRNA 的活性链被装载到 RISC 中。

仅供科研使用,不可用于诊断目的。