定義：細(xì)胞轉(zhuǎn)染是指將外源分子如DNA，RNA等導(dǎo)入真核細(xì)胞的技術(shù)。

應(yīng)用：在研究基因功能、調(diào)控基因表達(dá)、突變分析和蛋白質(zhì)生產(chǎn)等生物學(xué)試驗(yàn)中。

簡介：轉(zhuǎn)染，是將外源性基因?qū)爰?xì)胞內(nèi)的一種專門技術(shù)。隨著基因與蛋白功能研究的深入，轉(zhuǎn)染目前已成為實(shí)驗(yàn)室工作中經(jīng)常涉及的基本方法。

一、轉(zhuǎn)染的途徑大致可分為物理介導(dǎo)、化學(xué)介導(dǎo)和生物介導(dǎo)三類：

1.物理介導(dǎo)：電穿孔法、顯微注射和基因槍屬于通過物理方法將基因?qū)爰?xì)胞的范例。

2.化學(xué)介導(dǎo)：方法很多，如經(jīng)典的磷酸鈣共沉淀法、脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染方法、和多種陽離子物質(zhì)介導(dǎo)的技術(shù)。

3.生物介導(dǎo)：方法有較為原始的原生質(zhì)體轉(zhuǎn)染，和現(xiàn)在比較多見的各種病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染技術(shù)。

理想細(xì)胞轉(zhuǎn)染方法，應(yīng)該具有轉(zhuǎn)染效率高、細(xì)胞毒性小等優(yōu)點(diǎn)。病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染技術(shù)，是目前轉(zhuǎn)染效率最高的方法，同時具有細(xì)胞毒性很低的優(yōu)勢。但是，病毒轉(zhuǎn)染方法的準(zhǔn)備程序復(fù)雜，常常對細(xì)胞類型有很強(qiáng)的選擇性，在一般實(shí)驗(yàn)室中很難普及。其它物理和化學(xué)介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染方法，則各有其特點(diǎn)。

需要指出的一點(diǎn)，無論采用哪種轉(zhuǎn)染技術(shù)，要獲得最優(yōu)的轉(zhuǎn)染結(jié)果，可能都需要對轉(zhuǎn)染條件進(jìn)行優(yōu)化。影響轉(zhuǎn)染效率的因素很多，從細(xì)胞類型、細(xì)胞培養(yǎng)條件和細(xì)胞生長狀態(tài)，到轉(zhuǎn)染方法的操作細(xì)節(jié)，都需要考慮。

二、常規(guī)轉(zhuǎn)染技術(shù)：

1.瞬時轉(zhuǎn)染（transient transfection）：外源DNA/RNA不整合到宿主染色體中，因此一個宿主細(xì)胞中可存在多個拷貝數(shù)，產(chǎn)生高水平表達(dá)，但通常只持續(xù)幾天，多用于啟動子和其他調(diào)控元件的分析。一般來說，超螺旋質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)染效率較高，在轉(zhuǎn)染后24~72h小時內(nèi)（依賴于各種不同的構(gòu)建）分析結(jié)果，常常用到一些報告系統(tǒng)和熒光蛋白，β半乳糖苷酶等來幫助檢測。

2.穩(wěn)定轉(zhuǎn)染（Stable transfected）：外源DNA既可以整合到宿主細(xì)胞中，也可能作為一種游離體（episome）存在。盡管線性DNA比超螺旋DNA轉(zhuǎn)入量低但整合率高。外源DNA整合到染色體中概率很小，大約1/104轉(zhuǎn)染細(xì)胞能整合，通常需要通過一些選擇性標(biāo)記。如來氨丙基轉(zhuǎn)移酶（APH；新霉素抗性基因），潮霉素磷酸轉(zhuǎn)移酶（HPH），胸苷激酶（TK）等反復(fù)篩選，得到穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的同源細(xì)胞系。

瞬時轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的比較

三、轉(zhuǎn)染方式

細(xì)胞由帶負(fù)電荷的磷脂雙分子層構(gòu)成，這對大分子物質(zhì)來說是個不可透過的屏障，比如DNA和RNA的磷酸骨架，其也帶負(fù)電荷。為了使核酸穿過細(xì)胞膜，研究人員開發(fā)了多種技術(shù)，大致分為三類：化學(xué)方法---利用載體分子包被核酸使其呈現(xiàn)中性電荷或正電荷。生物方法---利用基因工程病毒轉(zhuǎn)染非病毒基因到細(xì)胞中。物理方法---在細(xì)胞膜表面產(chǎn)生一個瞬時的孔從而導(dǎo)入DNA。然而，沒有一種方法適用于所有的細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)，理想的方法應(yīng)根據(jù)您的細(xì)胞類型和實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行選擇，理想的方法應(yīng)具有高轉(zhuǎn)染效率，低細(xì)胞毒性和對正常生理學(xué)的影響最小，并且易于使用和可重復(fù)性等特點(diǎn)。

四、部分轉(zhuǎn)染方法的原理及步驟：

1、陽離子脂質(zhì)體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染

原理：陽離子脂質(zhì)體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染是目前最常用的轉(zhuǎn)染方式之一。陽離子脂質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)由帶正電荷的頭基和一個或兩個烴鏈組成，帶正電荷的頭基與帶負(fù)電荷的核酸通過靜電作用形成復(fù)合物，經(jīng)細(xì)胞的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。

實(shí)驗(yàn)步驟：將DNA，RNA，siRNA或寡核苷酸和轉(zhuǎn)染試劑分別在不同的管中稀釋→將兩者混合形成混合物→將形成的混合物加入細(xì)胞中，脂質(zhì)體的正電荷有助于幫助復(fù)合物粘附到細(xì)胞膜上→復(fù)合物經(jīng)細(xì)胞內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞→檢測基因表達(dá)或沉默情況。

2、磷酸鈣共沉淀

原理：將DNA與氯化鈣在磷酸緩沖鹽水中混合形成磷酸鈣-DNA沉淀物，然后將其分散在培養(yǎng)的細(xì)胞上，磷酸鈣促進(jìn)共沉淀物中的縮合DNA與細(xì)胞表面的結(jié)合，DNA通過內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。

實(shí)驗(yàn)步驟：將氯化鈣和DNA混合，以可控的方式加入磷酸緩沖液。→在室溫下孵育，以形成極細(xì)，可溶的共沉淀微?！鷮⒘姿徕}-DNA沉淀物加入細(xì)胞中，后者能黏附到細(xì)胞膜表面→共沉淀物經(jīng)細(xì)胞內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞→檢測基因表達(dá)或沉默情況。

3、病毒轉(zhuǎn)染

原理：對于用脂質(zhì)體不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)染的細(xì)胞，可以采用病毒轉(zhuǎn)染。腺病毒，逆轉(zhuǎn)錄病毒和慢病毒載體已廣泛用于哺乳動物細(xì)胞體內(nèi)外的基因轉(zhuǎn)染。

實(shí)驗(yàn)步驟：通過基因克隆方法獲得重組病毒表達(dá)載體→轉(zhuǎn)染包裝細(xì)胞系，擴(kuò)增并分離得到重組病毒顆?！兓⒌味ú《疽骸D(zhuǎn)導(dǎo)目的細(xì)胞（含有病毒特異性的受體）→從培養(yǎng)基中移除病毒→檢測基因表達(dá)或沉默情況。

4、電轉(zhuǎn)

原理：利用電脈沖在細(xì)胞膜上形成暫時的孔使核酸物質(zhì)能穿過孔進(jìn)入細(xì)胞。

實(shí)驗(yàn)步驟：利用電轉(zhuǎn)緩沖液重懸細(xì)胞→對含有核酸，緩沖液，細(xì)胞的混合物給予合適的電脈沖→電脈沖在細(xì)胞膜上形成電勢差，誘導(dǎo)產(chǎn)生暫時的孔使核酸進(jìn)入細(xì)胞→將細(xì)胞返回到生長培養(yǎng)基中，使其慢慢恢復(fù)→檢測基因表達(dá)或沉默情況。

五、影響轉(zhuǎn)染試驗(yàn)的因素

1．轉(zhuǎn)染試劑

      不同細(xì)胞系轉(zhuǎn)染效率通常不同，但細(xì)胞系的選擇通常是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，因此在轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和細(xì)胞特性選擇適合的轉(zhuǎn)染試劑。每種轉(zhuǎn)染試劑都會提供一些已經(jīng)成功轉(zhuǎn)染的細(xì)胞株列表和文獻(xiàn)，通過這些資料可選擇最適合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)染試劑。當(dāng)然，最適合的是高效、低毒、方便、廉價的轉(zhuǎn)染試劑。

2．細(xì)胞狀態(tài)
      一般低的細(xì)胞代數(shù)（<>

3．轉(zhuǎn)染方法
      不同轉(zhuǎn)染試劑有不同的轉(zhuǎn)染方法，但大多大同小異。轉(zhuǎn)染時應(yīng)跟據(jù)具體轉(zhuǎn)染試劑推薦的方法，但也要注意，因不同實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)胞性質(zhì)不同，質(zhì)粒定量差異，操作手法上的差異等，其轉(zhuǎn)染效果可能不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的具體條件來確定最佳轉(zhuǎn)染條件。
（1）細(xì)胞培養(yǎng)物
      健康的細(xì)胞培養(yǎng)物是成功轉(zhuǎn)染的基礎(chǔ)。不同細(xì)胞有不同的培養(yǎng)基，血清和添加物。高的轉(zhuǎn)染效率需要一定的細(xì)胞密度，一般的轉(zhuǎn)染試劑都會有專門的說明。推薦在轉(zhuǎn)染前24小時分細(xì)胞，這將提供正常細(xì)胞代謝，增加對外源DNA攝入的可能。一定要避免細(xì)菌，支原體或真菌的污染。

（2）細(xì)胞密度
      細(xì)胞密度對轉(zhuǎn)染效率有一定的影響。不同的轉(zhuǎn)染試劑，要求轉(zhuǎn)染時的最適細(xì)胞密度各不相同，即使同一種試劑，也會因不同的細(xì)胞類型或應(yīng)用而異。轉(zhuǎn)染時過高或者過低的細(xì)胞密度會導(dǎo)致轉(zhuǎn)染效率降低，乃至表達(dá)水平偏低。因此如果選用新的細(xì)胞系或者新的轉(zhuǎn)染試劑，最好能夠進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)并為以后的實(shí)驗(yàn)建立一個穩(wěn)定方法，包括適當(dāng)?shù)慕臃N量和培養(yǎng)時間等等。陽離子脂質(zhì)體具有微量的細(xì)胞毒性而往往需要更高的鋪板密度或者更多的懸浮細(xì)胞數(shù)，有的要求細(xì)胞90%匯片；而有些多胺或者非脂質(zhì)體的配方則要求在40%-80%之間，總之是盡量在細(xì)胞最適的生理狀態(tài)下轉(zhuǎn)染，以求最佳的轉(zhuǎn)染效果。不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊矔绊戅D(zhuǎn)染時的鋪板密度，比如研究細(xì)胞周期相關(guān)基因等表達(dá)周期長的基因，就需要較低的鋪板密度，所以需要選擇能夠在較低鋪板密度下進(jìn)行轉(zhuǎn)染的試劑。一般轉(zhuǎn)染時貼壁細(xì)胞密度為50%-90%，但這個需要參考所選轉(zhuǎn)染試劑的說明書。
（3）血清
      血清一度曾被認(rèn)為會降低轉(zhuǎn)染效率，老一代的轉(zhuǎn)染方法往往要求轉(zhuǎn)染前后洗細(xì)胞或者在無血清培養(yǎng)基條件下轉(zhuǎn)染，但有些對此敏感的細(xì)胞如原代細(xì)胞會受到損傷，甚至死亡導(dǎo)致轉(zhuǎn)染效率極低。不過轉(zhuǎn)染產(chǎn)品配方幾經(jīng)革新后的今天，對于主流的轉(zhuǎn)染試劑來說，血清的存在已經(jīng)不會影響轉(zhuǎn)染效率，甚至還有助于提高轉(zhuǎn)染效率，如陽離子聚合物等，血清的存在會影響DNA—轉(zhuǎn)染復(fù)合物的形成，但只要在DNA-轉(zhuǎn)染復(fù)合物形成時用無血清培養(yǎng)基或PBS來稀釋DNA和轉(zhuǎn)染試劑就可以了，在轉(zhuǎn)染過程中是可以使用血清的。不過要特別注意：對于RNA轉(zhuǎn)染，如何消除血清中潛在的RNase污染是值得關(guān)注的。胎牛血清（FCS）經(jīng)常用到，便宜一點(diǎn)的有馬或牛血清。通常的，血清是一種包含生長因子及其它輔助因子的不確切成分的添加物，對不同細(xì)胞的生長作用有很大的差別。血清質(zhì)量的變化直接影響細(xì)胞生長，因此也會影響轉(zhuǎn)染效率。新加培養(yǎng)基的預(yù)熱對細(xì)胞轉(zhuǎn)染很有幫助。
（4）抗生素
      細(xì)胞培養(yǎng)過程中往往會添加抗生素來防止污染，但是這些添加劑可能對轉(zhuǎn)染造成麻煩。比如青霉素和鏈霉素，就是影響轉(zhuǎn)染的培養(yǎng)基添加物。這些抗生素一般對于真核細(xì)胞無毒，但有些轉(zhuǎn)染試劑增加了細(xì)胞的通透性，使抗生素可以進(jìn)入細(xì)胞。這可能間接導(dǎo)致細(xì)胞死亡，造成轉(zhuǎn)染效率低。目前轉(zhuǎn)染試劑因?yàn)槿潭伎梢杂糜醒搴涂股氐忍砑觿┑耐耆囵B(yǎng)基來操作，非常方便，省去了污染等麻煩。
（5）氮磷（N/P）比
      N/P比是轉(zhuǎn)染效率的關(guān)鍵（為了換算方便，一般以DNA/轉(zhuǎn)染試劑質(zhì)量比表示），在一定比例范圍內(nèi)轉(zhuǎn)染效率隨N/P比成比例增高，之后達(dá)到平值，但毒性也隨之而增加，因此在實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)根據(jù)推薦比例，確定本實(shí)驗(yàn)的最佳轉(zhuǎn)染比例。
（6）DNA質(zhì)量
      DNA質(zhì)量對轉(zhuǎn)染效率影響非常大。一般的轉(zhuǎn)染技術(shù)（如脂質(zhì)體等）基于電荷吸引原理，如果DNA不純，如帶少量的鹽離子，蛋白，代謝物污染都會顯著影響轉(zhuǎn)染復(fù)合物的有效形成及轉(zhuǎn)染的進(jìn)行，但對GenEscort系列轉(zhuǎn)染試劑影響不大。核酸純化世界第一品牌德國QIAGEN公司提供的超純質(zhì)粒抽提試劑盒，能達(dá)到兩倍2×CsCl梯度離心以上的純度效果，使您不必為DNA質(zhì)量操心。此外，對一些內(nèi)毒素敏感的細(xì)胞（如原代細(xì)胞，懸浮細(xì)胞和造血細(xì)胞），QIAGEN還提供可去除內(nèi)毒素污染的質(zhì)粒抽提試劑盒，在質(zhì)粒抽提過程中有效去除脂多糖分子，保證理想的轉(zhuǎn)染效果。但如果使用GenEscort轉(zhuǎn)染試劑，一般不需要這么高的DNA質(zhì)量要求。當(dāng)使用GenEscort轉(zhuǎn)染試劑時，即使采用傳統(tǒng)的酚－氯仿沉淀方法純化質(zhì)粒，仍然可達(dá)到非常好的轉(zhuǎn)染效果，但所用的質(zhì)粒量比試劑盒純化方法的DNA用量大一些。

4．載體構(gòu)建
      轉(zhuǎn)染載體的構(gòu)建（病毒載體，質(zhì)粒DNA，RNA，PCR產(chǎn)物，寡核苷酸等）也影響轉(zhuǎn)染結(jié)果。病毒載體對特定宿主細(xì)胞感染效率較高，但不同病毒載體有其特定的宿主，有的還要求特定的細(xì)胞周期，如逆轉(zhuǎn)錄病毒需侵染分裂期的宿主細(xì)胞，此外還需考慮一些安全問題（如基因污染）。除載體構(gòu)建外，載體的形態(tài)及大小對轉(zhuǎn)染效率也有不同的影響，如前面提到的超螺旋及線性DNA對瞬時和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的影響。如果基因產(chǎn)物對細(xì)胞有毒性作用，轉(zhuǎn)染也很難進(jìn)行，因此選擇組成或可調(diào)控，強(qiáng)度合適的啟動子也很重要，同時做空載體及其它基因的相同載體構(gòu)建的轉(zhuǎn)染正對照可排除毒性影響的干擾。