Nucleofector细胞转染技术专题 | 写在细胞转染实验之前

前言

转染是将目的DNA、RNA或蛋白转入到细胞中以评估他们在细胞水平的功能，影响基因或是表型的能力。这使得我们可以研究新的基因和评估他们对细胞内源基因的表达或其他细胞功能的影响。有时候，我们也会直接转入蛋白质以达到更快的细胞调控或是一些特别的应用（如CRISPR依赖的基因组编辑）。

转染的应用非常广泛，不仅仅是基础研究，临床应用如基因药物、免疫疗法和iPS介导的再生医学也必不可少。重组蛋白技术不仅被广泛用于生物药的生产，而且它也促进了大量的功能、遗传作图和生物化学研究。转染可以作用于不同的细胞（如原代细胞、细胞系和干细胞），因此它是生命科学研究的强力工具。

转染的方法有很多种：脂质体转染，电转，磷酸钙转染和病毒转染，以及物理转染方法，如显微注射和基因枪等。此外，Lonza还为客户提供了一种更高级的电转技术：NucleofectorTM技术。

病毒转染

病毒转染，也叫做病毒转导，通过利用特定病毒的自身特性将外源基因导入宿主细胞。依据病毒（腺病毒等）的不同，可以实现瞬时或稳定转染。通常为了高效的原代细胞和细胞系转染率而使用病毒转染，但是病毒转染存在一些挑战，比如耗时长，生物安全问题。此外，大部分病毒载体可介导转染的DNA或RNA的长度小于10 kb，而非病毒载体可以介导100kb以上大小片段的转染。

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脂质体转染

脂质体转染是最常用的化学转染方法，此法需要阳离子脂质体与其他分子配合形成带正电荷的单层脂质体囊泡。随着脂质体本身不断的更新，脂质体转染的效果一直在提升。不论囊泡以哪种脂质体形成，其原理是以带正电荷的囊泡包裹负电荷的核酸，帮助其靠近细胞膜，通过内吞进入细胞。因此，在转染前，必须先将脂质体与目的分子混合。

脂质体转染可低成本地转染大部分的细胞，而且可以介导任何大小的DNA的转染，无论是稳定转染或是瞬时转染。此外，RNA和蛋白质也可适用。最大的问题在于，当转染原代细胞、干细胞和悬浮细胞系以及难转染细胞系时，转染效率低，这可能是由于脂质体对于不同细胞的毒性和效果不同。

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传统电转

电转是一种物理转染方法，首先将细胞和目的DNA与电转液混合，高压脉冲作用于细胞-混合液，引起细胞膜上的电位差，产生瞬时的通道，DNA从而可以进入细胞内。难点在于每一种细胞和DNA通常都需要一个优化的高压脉冲时间和强度。

相较于其他的转染方法，电转的优缺点如下：

优点

可转染大片段DNA

细胞系转染效率高

缺点

原代细胞转染效率低

细胞死亡率高

高级电转-NucleofectorTM技术

常规的转染方法可以对大部分的细胞系进行有效的转染，但是它们不能处理原代细胞（静息细胞如未激活的T细胞或神经元等）或干细胞，通常来说这两类细胞都是非常难进行转染的细胞。

什么是NucleofectorTM技术

NucleofectorTM技术结合使用优化的电器设备和细胞特定的解决方案帮助客户将目的分子直接转入到细胞核。因为这不依赖于细胞的有丝分裂，使得客户可以对不分裂的原代细胞进行高效的转染，如静息T细胞或神经元，并快速地进行表达。下图比较了脂质体转染和Nucleofector

NucleofectorTM技术的三个专有组成部分是成功和高效的原代细胞或细胞系转染的关键因素：

NucleofectorTM仪器，由独特的电转仪器和不同细胞的优化电转参数组成，可有效的将转染底物直接转入到细胞核和细胞质，提供不同的平台以满足客户不同的应用需求。
NucleofectorTM试剂盒，试剂盒包含NucleofectorTM电转液和添加物，主要在细胞电转时提供保护环境以提高转染效率和细胞活力，其次保持细胞的生理状态。另有配套电极杯、电极条和荧光阳参质粒。
数据库和操作手册，在我们的数据库中为大家提供600种以上细胞的转染数据和操作手册。内容包括细胞分离、传代、培养条件和培养基和转染后如何培养等。

NucleofectorTM技术优势

与其他非病毒转染方法（包括传统电转1）相比， NucleofectorTM技术具有更高的转染效率的同时，还具有以下的显著优点：

质粒DNA的转染效率高达90%以上，单核苷酸如siRNA可以达到99%
良好保存转染细胞的生理状态和活性
转染后很快就可以分析转染效果
使用方便，已有超过650种细胞的转染实验方案
可转染多种底物，包括DNA、mRNA、miRNA、siRNA、肽段或蛋白
可处理难转染细胞的转染，包括原代细胞、干细胞和神经元等，另可在贴壁状态下转染

此外，使用NucleofectorTM技术可以为您的研究带来各种实际好处：

值得信赖，全球范围内已经超过8000篇文献使用NucleofectorTM技术
独有的一次性NucleocuvetteTM电极盒减少实验中的交叉污染
卓越的技术和应用支持服务
易于扩展您的研究，NucleofectorTM技术分别提供适用于低、中、高通量转染的平台

这些显著的优势促进了NucleofectorTM技术的许多应用，如使用RNAi2或CRISPR3进行基因治疗，iPSC4和CAR-T5的产生等。毫无疑问，NucleofectorTM技术已经被广泛的用于各种研究，包括功能和结构基因组学、药物发现和细胞治疗等。

如何比较，选择适用于您的最佳转染方法

最佳的转染方法应该是高转染效率、低毒性和高重复性，并且需要尽可能的简单和快速。通过思考以下关键性问题，可以帮助你找到最佳的转染方法：

细胞类型 – 原代细胞、干细胞、贴壁细胞、悬浮细胞
稳定转染还是瞬时转染
转染底物 – DNA、RNA、蛋白
转染分子的大小如何
安全性考虑 - 异种分子

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引用文献

1 Maasho et al 2004 Journal of Immunological Methods

2 Marques and Williams, 2005 Nature Biotechnology

3 Seki A, Rutz S, 2018 J Exp Med

4 Kaji et al. 2009 Nature

5 Monjezi et al 2017

关于Lonza Bioscience

Lonza Bioscience为全球学术和产业研究机构的创新性研究提供研究和发现工具，并为制药和生物制药生产提供解决方案，产品包括原代细胞和干细胞、细胞培养基、NuclearFectorTM电转技术、内毒素检测产品和MODA解决方案等。

泽平科技作为lonza的在中国的忠实伙伴，在国内代理lonza各类产品服务已达十数年，已形成完善的lonza产品系售前售后、技术服务以及数个各类成熟的解决方案，服务于中国科研、企业等用户。搜索“北京泽平”可立即进入咨询报价！

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