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剖析電穿孔與脂質(zhì)體轉染懸浮貼壁細胞的效率

來源：威尼德生物科技（北京）有限公司 2025年01月13日 11:05

摘要：本文深入剖析了電穿孔與脂質(zhì)體轉染懸浮貼壁細胞的效率,。通過詳細闡述兩種轉染方法的原理，精心設計對比實驗,，從轉染效率,、細胞毒性等多方面進行研究,。結果表明，電穿孔法轉染效率較高但細胞毒性大,，脂質(zhì)體法細胞毒性低但轉染效率受多種因素影響,，為細胞轉染方法的選擇提供了有力參考。

引言

在現(xiàn)代生物學和醫(yī)學研究領域,，細胞轉染技術作為一種將外源性基因?qū)爰毎麅?nèi)的重要手段,，發(fā)揮著關鍵作用。其中,，電穿孔法和脂質(zhì)體轉染法是兩種常用的轉染方法,。深入了解這兩種方法對懸浮貼壁細胞的轉染效率，對于科研人員選擇合適的轉染策略具有重要意義,。

一,、電穿孔與脂質(zhì)體轉染原理

（1）電穿孔轉染原理

電穿孔法是一種物理介導的基因遞送方法。其原理是利用瞬間高壓電場使細胞膜可逆性穿孔,，同時細胞膜上電勢升高,，驅(qū)使帶電荷的分子（如 DNA）以電泳方式穿過細胞膜進入細胞。

（2）脂質(zhì)體轉染原理

脂質(zhì)體轉染法是一種化學介導的基因遞送方法,。陽離子脂質(zhì)體表面帶正電荷,，能與核酸的磷酸根通過靜電作用，將 DNA 分子包裹入內(nèi)，形成 DNA - 脂質(zhì)體復合物,。該復合物隨后被表面帶負電的細胞膜吸附,，通過融合或細胞內(nèi)吞的方式進入細胞。

二,、實驗材料與方法

（1）實驗材料

選取常見哺乳動物細胞系,，如 HeLa（人宮頸癌細胞）作為貼壁細胞代表、CHO（中國倉鼠卵巢細胞）部分作為懸浮細胞部分研究,、K562（人髓系白血病細胞）作為懸浮細胞,。用含 10% 胎牛血清、100u/ml 青霉素,、100μg/ml 鏈霉素的 DMEM 高糖培養(yǎng)基,，于 37°C、5% CO?飽和濕度培養(yǎng)箱培養(yǎng),。將目的基因片段（如 GFP 報告基因）克隆至真核表達載體,，轉化大腸桿菌感受態(tài)細胞，經(jīng)氨芐青霉素抗性篩選,、擴增,，提取質(zhì)粒用無內(nèi)毒素試劑盒純化。準備電穿孔儀,、脂質(zhì)體轉染試劑,、離心機、培養(yǎng)板,、微量移液器,、離心管等器材。

（2）電穿孔法轉染實驗步驟

收集對數(shù)期細胞,，胰酶消化,、離心收集沉淀，用預冷電轉緩沖液重懸至合適密度,。將適量 DNA 加入細胞懸液中,，充分混合后轉移至電穿孔樣品池中。在電穿孔裝置上設置合適的輸出電壓,、脈沖寬度等參數(shù),，啟動電穿孔裝置供給電脈沖。電處理后,，向小池加 1ml 普通培養(yǎng)基,，將細胞混合液轉移到組織培養(yǎng)容器中，放回孵育箱中使之在正常條件下生長,。

（3）脂質(zhì)體法轉染實驗步驟

以不同比例（脂質(zhì)體∶質(zhì)粒 = 1∶1 - 5∶1）將脂質(zhì)體與質(zhì)粒 DNA 輕柔混合,，室溫孵育 20 - 30 分鐘形成復合物,。轉染當天，將細胞鋪板,，使細胞密度達到匯合率為 70% - 90%,。吸去培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基，用 PBS 或者無血清培養(yǎng)基清洗一次,，更換無血清培養(yǎng)基,。將復合物逐滴加至細胞培養(yǎng)皿，輕輕搖勻,，37°C 孵育 4 - 6 小時后換新鮮培養(yǎng)基,，繼續(xù)培養(yǎng)特定時長觀察轉染效果。

三,、實驗結果與分析

（1）轉染效率對比

在 HeLa 細胞中,，脂質(zhì)體法轉染效率隨脂質(zhì)體比例升高漸增，至 3∶1 達約 30% 平臺期,；電穿孔法在 200V,、30μF 時效率超 50%。在 CHO 細胞中,，脂質(zhì)體法效率普遍低于 20%,，電穿孔法依優(yōu)化參數(shù)可達 40% 左右。對于 K562 細胞,，電穿孔轉染法轉染效率明顯高于脂質(zhì)體法，在特定參數(shù)下能達到 60% 以上,，而脂質(zhì)體法最高僅約 25% ,。由此可見，電穿孔法在多數(shù)細胞系中展現(xiàn)出較高的轉染效率,，尤其對于懸浮細胞更為顯著,。

（2）細胞毒性分析

脂質(zhì)體轉染后，細胞形態(tài)相對正常,，細胞活力在較高脂質(zhì)體比例時有所下降,，但仍能保持在 70% 以上。電穿孔轉染后,，部分細胞出現(xiàn)皺縮,、變圓等現(xiàn)象，細胞活力明顯降低,，尤其在高電壓,、長時間脈沖條件下，細胞活力可降至 50% 以下,。這表明脂質(zhì)體轉染法的細胞毒性相對較低,，對細胞生理狀態(tài)影響較小。

（3）影響因素探討

脂質(zhì)體轉染效率受脂質(zhì)體與 DNA 比例、細胞密度,、血清等因素影響,。過高或過低的脂質(zhì)體比例都不利于轉染，合適的細胞密度能保證細胞健康且利于復合物攝取,。血清中的蛋白可能與脂質(zhì)體或 DNA 結合,，影響轉染效果。電穿孔轉染效率則主要取決于電場強度,、脈沖寬度和細胞類型,。不同細胞對電場的耐受性不同，需優(yōu)化參數(shù)以提高轉染效率并降低細胞毒性,。

四,、應用場景與展望

（1）應用場景

在基礎研究中，若對細胞毒性要求較低,，追求高轉染效率,，如構建基因過表達或敲低細胞模型，電穿孔法較為適用,。而在藥物篩選,、細胞治療等對細胞生理狀態(tài)要求較高的應用中，脂質(zhì)體轉染法因細胞毒性低更具優(yōu)勢,。例如在腫瘤細胞的基因治療研究中,，需要考慮治療載體對細胞的損傷，脂質(zhì)體轉染可作為重要手段 ,。

（2）研究展望

未來,，細胞轉染技術的發(fā)展將朝著提高轉染效率、降低細胞毒性,、增強靶向性的方向進行,。對于電穿孔法，可能會開發(fā)更精準的電場調(diào)控技術,，實現(xiàn)對特定細胞群體的高效轉染,。脂質(zhì)體轉染方面，新型脂質(zhì)體材料的研發(fā)有望進一步提高轉染效率,，同時降低其對細胞的不良影響,。此外，結合多種轉染技術的優(yōu)勢,，開發(fā)聯(lián)合轉染方法也是一個潛在的研究方向,。

綜上所述，電穿孔和脂質(zhì)體轉染在懸浮貼壁細胞的轉染中各有優(yōu)劣,?？蒲腥藛T在選擇轉染方法時,，應綜合考慮實驗目的、細胞類型,、對細胞毒性的耐受程度等因素,，以實現(xiàn)最佳的轉染效果。

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