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转染和基因编辑

转染细胞在蛋白表达和基因功能研究中的应用

转染是将核酸导入真核细胞的过程。细胞既可通过稳定转染将DNA整合到其基因组中,也可通过瞬时转染以进行蛋白的暂时表达。细胞转染结合化学、物理和生物学三种方法来研究细胞环境中的基因功能和表达。其应用包括基因治疗、诱导多能干细胞(iPSC)的产生、基于RNA干扰(RNAi)的基因沉默以及治疗性抗体和蛋白质的生产。


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相关实验方案


常用转染方法

  • 脂质和脂质体:阳离子脂质可形成包含DNA或RNA的脂质体以进行传递。这些脂质体可与细胞膜发生融合并将核酸释放进细胞中。
  • 磷酸钙:磷酸钙可促进DNA与细胞表面的结合,使遗传物质通过内吞作用进入细胞。
  • 阳离子聚合物:在基于聚合物的转染中,外源DNA可与阳离子聚合物,如聚乙烯亚胺(PEI)形成复合物,并通过内吞作用进入宿主细胞。
  • 慢病毒转导:细胞会感染被修饰的慢病毒载体,而慢病毒载体会将其病毒RNA转化为双链DNA,进而整合到宿主基因组中进行传递。
  • 微注射:首先把目标细胞置于显微镜下,然后使用细玻璃毛细管针将核酸直接注入细胞质或细胞核中。
  • 电穿孔转染:细胞在高强度电流中使细胞膜不稳定,此时基因传递的通透性更强。

转染通常用于基因编辑和基因沉默技术,有助于人们对复杂生物过程的理解,进而利用基因疗法来治疗疾病。

  • CRISPR-Cas系统基于细菌的防御机制,利用遗传CRISPR(聚簇有规律间隔的短回文重复序列)结合Cas(CRISPR相关)核酸内切酶在靶标位置切割基因组DNA并在体内去除或替换基因。
  • 工程化的锌指核酸酶(ZFN)由DNA结合域和核酸内切酶构成,可在靶标位点切割DNA以进行基因编辑。
  • 短发夹RNA(shRNA)和小干扰RNA(siRNA)等RNAi试剂通过抑制转录或激活序列特异性RNA降解过程来限制基因的转录水平以实现基因沉默。