四缺培養(yǎng)基:基因功能研究的“精準(zhǔn)篩選器”
(基于營(yíng)養(yǎng)缺陷型篩選原理,,實(shí)現(xiàn)基因編輯細(xì)胞的高效富集)
一,、核心定義與作用
四缺培養(yǎng)基指同時(shí)缺失 4種關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分 的選擇性培養(yǎng)基,主要用于:
篩選基因編輯成功細(xì)胞(如CRISPR敲除,、過(guò)表達(dá))
維持質(zhì)粒穩(wěn)定表達(dá)(防止未轉(zhuǎn)染細(xì)胞干擾)
研究基因互作關(guān)系(如酵母雙雜交系統(tǒng))
名稱由來(lái):在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上定向去除 亮氨酸(Leu),、色氨酸(Trp)、組氨酸(His),、腺嘌呤(Ade) 四種營(yíng)養(yǎng)因子,。
二、篩選原理:營(yíng)養(yǎng)缺陷型“生存游戲”
1. 基因工程中的經(jīng)典策略
載體設(shè)計(jì):
改造的表達(dá)載體攜帶特定 營(yíng)養(yǎng)合成基因(如 LEU2, TRP1)
載體標(biāo)記基因 | 補(bǔ)償缺失的營(yíng)養(yǎng) |
---|---|
LEU2 | 亮氨酸 |
TRP1 | 色氨酸 |
HIS3 | 組氨酸 |
ADE2 | 腺嘌呤 |
篩選邏輯:
成功轉(zhuǎn)入載體的細(xì)胞 → 表達(dá)合成基因 → 自主生產(chǎn)缺失營(yíng)養(yǎng) → 存活
未轉(zhuǎn)染/轉(zhuǎn)染失敗細(xì)胞 → 無(wú)法合成必需營(yíng)養(yǎng) → 死亡
2. 四缺環(huán)境的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)
? 超高篩選嚴(yán)謹(jǐn)性:細(xì)胞必須同時(shí)表達(dá)4種補(bǔ)償基因才能存活(防假陽(yáng)性)
? 適配多質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染:不同載體攜帶互補(bǔ)營(yíng)養(yǎng)基因(如雙質(zhì)粒系統(tǒng)需 LEU2+TRP1)
三,、典型應(yīng)用場(chǎng)景
實(shí)驗(yàn)類型 | 培養(yǎng)基類型 | 作用機(jī)制 |
---|---|---|
酵母雙雜交 | SD/-Leu/-Trp/-His/-Ade | 同時(shí)篩選誘餌/獵物質(zhì)粒 + 報(bào)告基因激活 |
CRISPR穩(wěn)定株篩選 | DMEM/F12四缺 | 篩選攜帶sgRNA+抗性基因的細(xì)胞 |
哺乳動(dòng)物基因過(guò)表達(dá) | HAT四缺* | 篩選DHFR補(bǔ)償基因表達(dá)細(xì)胞 |
*注:哺乳動(dòng)物細(xì)胞常用 HAT培養(yǎng)基(次黃嘌呤-氨基蝶呤-胸苷)作為類似篩選系統(tǒng),。
四、實(shí)操注意事項(xiàng)
1. 配制關(guān)鍵點(diǎn)
基礎(chǔ)培養(yǎng)基選擇:
酵母:SD Base(合成成分明確)
哺乳細(xì)胞:DMEM高糖型(需定制去除特定氨基酸)
無(wú)菌添加物:
缺失成分對(duì)應(yīng)的“營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)償混合物”(如Clontech的DO Supplement)
2. 常見問(wèn)題解決
問(wèn)題 | 原因 | 解決方案 |
---|---|---|
背景細(xì)胞生長(zhǎng) | 培養(yǎng)基污染/配制誤差 | 過(guò)濾除菌+新鮮配制 |
篩選效率低 | 轉(zhuǎn)染效率不足 | 增加抗生素預(yù)篩選步驟 |
細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢 | 營(yíng)養(yǎng)缺失過(guò)于嚴(yán)苛 | 改用三缺培養(yǎng)基過(guò)渡 |
五、四缺 vs 其他缺陷培養(yǎng)基
類型 | 缺失成分?jǐn)?shù)量 | 篩選嚴(yán)謹(jǐn)性 | 適用場(chǎng)景 |
---|---|---|---|
單缺 | 1種 | ★☆☆☆☆ | 質(zhì)粒初步篩選 |
雙缺 | 2種 | ★★☆☆☆ | 雙質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染 |
三缺 | 3種 | ★★★☆☆ | 報(bào)告基因系統(tǒng) |
四缺 | 4種 | ★★★★★ | 高嚴(yán)謹(jǐn)基因互作/多基因編輯 |
六,、代表產(chǎn)品與選擇指南
1. Thermo Fisher(Gibco定制服務(wù))
產(chǎn)品:定制四缺DMEM/F12(指定缺失氨基酸)
2. Sino Biological(國(guó)產(chǎn)替代)
產(chǎn)品:預(yù)混四缺培養(yǎng)基(適配HEK293/CHO細(xì)胞)
貨號(hào):M2680
總結(jié)
四缺培養(yǎng)基是分子生物學(xué)研究的 “黃金篩網(wǎng)” :
核心價(jià)值:通過(guò) 多重營(yíng)養(yǎng)缺陷 實(shí)現(xiàn)超高篩選嚴(yán)謹(jǐn)性
應(yīng)用場(chǎng)景:酵母雙雜交,、CRISPR多基因編輯,、穩(wěn)定株構(gòu)建
操作鐵律:
載體必須攜帶對(duì)應(yīng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)償基因
嚴(yán)格無(wú)菌配制防止污染
技術(shù)本質(zhì):利用細(xì)胞代謝缺陷與基因補(bǔ)償?shù)木珳?zhǔn)對(duì)應(yīng)關(guān)系,,實(shí)現(xiàn)目的細(xì)胞的“優(yōu)勝劣汰”,。
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