將某一特定的靶基因傳遞到靶細(xì)胞,需要應(yīng)用某一基因運(yùn)載系統(tǒng),目前將這一系統(tǒng)概括為兩大類:非病毒辣方法和病毒方法。
1.基因轉(zhuǎn)移的非病毒方法
直接注射法 將含有DNA的溶液直接注射到肌肉,以引起鄰近的細(xì)胞攝入DNA燕進(jìn)行表達(dá),在肌細(xì)胞中,基因表達(dá)可持續(xù)數(shù)月。
磷酸鈣共沉淀法 將氯化鈣、DNA和磷酸鹽緩沖液混合,形成磷酸鈣微沉淀 ,附著于細(xì)胞膜并經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)吞作用耐是入細(xì)胞質(zhì)。該方法的轉(zhuǎn)化效率通常很低。
脂質(zhì)體染法 指質(zhì)體能在體內(nèi)或體外提供運(yùn)載外源性遺傳物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的載體。脂質(zhì)體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移的最大優(yōu)勢在于能在活體內(nèi)應(yīng)用。
受體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移 依靠受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞途徑以轉(zhuǎn)移外源基因。受體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移方法是在質(zhì)粒DNA和某種特異的多肽(配體)之間形成復(fù)合體,而這種多肽能為細(xì)胞表面的肥體所識別。如若將DNA在體內(nèi)運(yùn)送至肝內(nèi),可以選將DNA和能與肝細(xì)胞受體特異結(jié)合的去唾液酸糖蛋白質(zhì)偶聯(lián),以便通過細(xì)胞內(nèi)吞過程而被攝入,這種DNA大部分被肝臟所攝取。應(yīng)用該方法轉(zhuǎn)移的外源基因在活體內(nèi)的表達(dá)持續(xù)時(shí)間較短,在評估實(shí)際應(yīng)用前影上還在一些問題。
顯微注射法 在顯微鏡下,將DNA經(jīng)同細(xì)胞玻璃針地接注入細(xì)胞,該法適合于各種培養(yǎng)生長的細(xì)胞,但需要一定的設(shè)備和操作用支巧。
電穿孔法 利用脈沖場將DNA導(dǎo)入培養(yǎng)細(xì)胞。
微粒子轟擊法(基因槍)近幾年發(fā)展較快的轉(zhuǎn)移方法。使用高能微粒子轟擊將DNA導(dǎo)入培胞或活的哺乳動(dòng)物組織內(nèi)。亞微粒的鎢和金能自發(fā)地吸附DNA,將這些微彈加強(qiáng)速到很的速度轟擊細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,用這種方法靶基因可在皮膚、肌肉、肝、胰、胃和乳腺等細(xì)胞中表達(dá)。
胚胎干細(xì)胞法 胚胎干細(xì)胞是從受精卵開始分裂至4個(gè)國胞階段未分化和具有多種潛能的生殖細(xì)胞,能在體外培養(yǎng),可作為正面細(xì)胞,制備轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,以研究基因定向整合或基因剔險(xiǎn)及基因及能。
精子載體法 最近發(fā)現(xiàn)用精子和NDA-劑孵育,可捕獲得DNA。通過受精過程,將外源性基因?qū)胧芫眩刹东@得物物,大大間化了轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的制備過程。
2.基因轉(zhuǎn)移的病毒的方法
病毒作為基因轉(zhuǎn)移的是基因遞送有有并工具,病毒載體的優(yōu)點(diǎn)有:(1)在轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中傳播重組的DNA分子作為穩(wěn)定的遺傳成分;(2)在可能將有有制陷的或突變的基因置于病毒調(diào)節(jié)信號的控制下以進(jìn)行研究;(3)能將克隆的基因作為病毒微染色體的一部分 ,并能進(jìn)分離;(4)轉(zhuǎn)移效率較高。其主要缺點(diǎn)是病毒載體對外源基因的最大容納量只有2500bp。目前常用的病毒載體有下列幾種。
逆轉(zhuǎn)錄病毒載體 逆轉(zhuǎn)錄病毒辣為RNA病毒,它們的基因組編碼在一條單鏈RNA他婦上,病毒進(jìn)入細(xì)胞通過逆轉(zhuǎn)錄作用,病毒RNA即轉(zhuǎn)變?yōu)殡p鏈DNA分子,DNA進(jìn)入細(xì)胞核并整合在細(xì)胞染色體中,這種整合的病毒稱為原病毒。在原病毒的兩端各有一長末端重復(fù)序列(LTR),LTR內(nèi)側(cè)還有為復(fù)制所必需的其他順序,包括包裝信號。目前常用的逆轉(zhuǎn)病毒載體有CMV和SV。
DNA病毒載體 主要有腺病毒相關(guān)病毒載體,腺端正毒載體,皰疹病毒載體。對DNA病毒載體的研究是當(dāng)前基因基因治療研究中的重點(diǎn)領(lǐng)域。
常用的基因轉(zhuǎn)染技術(shù)
將外源基因?qū)氚屑?xì)胞需要一定的載體和導(dǎo)入方法,基因轉(zhuǎn)技術(shù)則是將純化的含有靶基因的質(zhì)粒DNA送入細(xì)胞內(nèi),并在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。轉(zhuǎn)染方法有多種,根據(jù)不同的細(xì)胞,貼壁或懸浮細(xì)所可選用不同的方法,其目的是要達(dá)到設(shè)置轉(zhuǎn)染效率,影響轉(zhuǎn)染產(chǎn)率的因素有多種,包括轉(zhuǎn)染方法、操作技術(shù)、質(zhì)粒DNA的純度、靶細(xì)胞的生長狀態(tài)等,下面重點(diǎn)介紹向幾種常用的轉(zhuǎn)染技術(shù):
靶細(xì)胞的準(zhǔn)備 被用于作靶基因轉(zhuǎn)染的細(xì)胞,其生長狀態(tài)如何,將直接決定了基因轉(zhuǎn)染效率。如為貼壁生長的細(xì)胞,一般要求在轉(zhuǎn)染前一日,必需應(yīng)用胰酶處理成單細(xì)胞懸液,重新接種于培養(yǎng)皿或瓶,細(xì)胞密度以鋪滿培養(yǎng)器皿的60%為宜,轉(zhuǎn)染當(dāng)日,在轉(zhuǎn)染前4小時(shí)換一將近新鮮培養(yǎng)液。對于懸浮細(xì)胞,也需在轉(zhuǎn)染前4小時(shí)換一次新鮮培養(yǎng)液。
靶基因質(zhì)粒DNA的準(zhǔn)備 用于轉(zhuǎn)染的質(zhì)粒DNA必須無蛋白質(zhì),無RNA和其了化學(xué)物質(zhì)的污染,OD260/280比值應(yīng)在1.8以上。應(yīng)用酚-氯仿抽提法制備的質(zhì)粒DNA一般難以達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn),目前大多采用進(jìn)口的術(shù)提取純化試劑盒。
具體的基因轉(zhuǎn)染技術(shù)有鱗酸鈣介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染法、DEAE葡聚糖介導(dǎo)轉(zhuǎn)染法、脂質(zhì)體介導(dǎo)轉(zhuǎn)染法及電擊基因轉(zhuǎn)導(dǎo)塵等。靶基因被導(dǎo)入細(xì)胞后,一般在轉(zhuǎn)染后48小時(shí),靶基因即在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?8小時(shí)后即可進(jìn)行靶基因表達(dá)的檢測等實(shí)驗(yàn)。如若建立穩(wěn)定的細(xì)胞系,則可對靶細(xì)胞進(jìn)行篩選,根據(jù)不同基因載體中所含有的抗性標(biāo)志選用相應(yīng)的藥物,最常用的直核表達(dá)基因載體的標(biāo)志物有潮霉素(hygromycin)和新霉素(neomycin)。