細胞轉(zhuǎn)染簡介

關(guān)于細胞轉(zhuǎn)染簡介報告內(nèi)容一轉(zhuǎn)染的簡介二轉(zhuǎn)染的分類三轉(zhuǎn)染的方法四轉(zhuǎn)染后篩選第2頁,共40頁，2024年2月25日，星期天一、轉(zhuǎn)染的簡介

1.基因轉(zhuǎn)染:將具生物功能的核酸轉(zhuǎn)移或運送到細胞內(nèi)并使核酸在細胞內(nèi)維持其生物功能。2.基因轉(zhuǎn)染技術(shù)已廣泛應(yīng)用于基因組功能研究和基因治療研究。

第3頁,共40頁，2024年2月25日，星期天二、轉(zhuǎn)染的分類瞬時轉(zhuǎn)染穩(wěn)定轉(zhuǎn)染目的快速分析為獲得穩(wěn)定表達外源基因的單細胞克隆目的DNA與宿主染色體未整合整合表達持續(xù)時間隨細胞分裂而稀釋至丟失48－72小時隨宿主細胞本身基因組一樣復(fù)制，轉(zhuǎn)錄，翻譯，并被穩(wěn)定遺傳

篩選辦法抗生素抗性抗生素抗性第4頁,共40頁，2024年2月25日，星期天三、轉(zhuǎn)染的方法基因轉(zhuǎn)染的基本方法可以分為：（1）重組子的構(gòu)建（2）基因轉(zhuǎn)染真核細胞的方法第5頁,共40頁，2024年2月25日，星期天重組子的構(gòu)建1.目的基因的制備和獲取2.哺乳動物細胞表達載體的選擇3.DNA片斷的重組連接4.DNA重組體的鑒定第6頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1.目的基因的制備和獲取(1)目的基因是所要研究或應(yīng)用的基因，也就是將要克隆或表達的基因或基因的一個片段(2)目的基因常用的制備方法第7頁,共40頁，2024年2月25日，星期天A.限制酶切除

a.從原核基因組DNA制備－視原核基因組物理圖譜已知或未知，克隆方法不同。

b.從真核基因組DNA制備

c.從已克隆的DNA片段制備第8頁,共40頁，2024年2月25日，星期天B.

PCR或RT/PCR方法制備目的基因a.獲取已知基因

據(jù)已發(fā)表的基因序列（或基因兩側(cè)序列已知）→設(shè)計/合成一對引物→PCR（基因組DNA為模板）/RT-PCR(mRNA為模板)→從組織或細胞制備目的基因b.

構(gòu)建RT/PCR文庫法獲取未知基因

據(jù)mRNA末端如polyA尾設(shè)計共同引物→將所用mRNA并逆轉(zhuǎn)錄成cDNA利用工具酶在cDNA末端加尾→采用一對共用引物擴增所有cDNA，插入適當(dāng)載體→構(gòu)成PCR－cDNA文庫篩選第9頁,共40頁，2024年2月25日，星期天C.計算機克?。蠢肎enBank信息，利用不同種屬同源性設(shè)計引物，嘗試獲取未知基因片段，這有賴于各種計算機軟件的應(yīng)用。D.化學(xué)合成法制備基因片段－用DNA合成儀，對目的基因分段合成，連接，可以得到所需的目的基因。第10頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2.哺乳動物細胞表達載體的選擇哺乳動物細胞表達載體有2大類：質(zhì)粒型載體和病毒型載體（1）質(zhì)粒型載體哺乳動物細胞質(zhì)粒型載體大多數(shù)是通過細菌質(zhì)粒而獲得的，主要是在質(zhì)粒的基礎(chǔ)上插入了一些病毒或其他一些物種及人的基因表達調(diào)控序列。A.典型的哺乳動物細胞表達載體需要以下順式作用元件:a.啟動子b.增強子c.多聚腺苷酸化信號d.藥物選擇標(biāo)記基e.報告基因f.表位標(biāo)簽第11頁,共40頁，2024年2月25日，星期天B.常用的哺乳動物表達質(zhì)粒載體a.pcDNA3.lb.pSIc.pCMV-HAd.pBudCE4.1e.pTRE第12頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2）病毒型載體病毒型載體已被廣泛地用于將外源基因?qū)氩溉閯游锛毎蛱鎿Q哺乳動物細胞中的缺陷基因，這類載體將來在基因治療中將具有非常重要的價值。目前應(yīng)用的病毒類型包括：逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺病毒、牛痘病毒和桿狀病毒等。

A．逆轉(zhuǎn)錄病毒載體逆轉(zhuǎn)錄病毒的優(yōu)點是，可以使外源基因整合到基因組中，因而可以被穩(wěn)定傳代和表達。但是，由于逆轉(zhuǎn)錄病毒的插入位點是隨機的，因而在基因組內(nèi)的整合有可能破壞一些內(nèi)源基因的結(jié)構(gòu)，尤其是當(dāng)插人到一些重要的基因位點時會導(dǎo)致細胞的異常。第13頁,共40頁，2024年2月25日，星期天B.腺病毒載體易于培養(yǎng)、純化，在感染過程中復(fù)制與轉(zhuǎn)錄依賴于宿主細胞的聚合酶，可插入較大的外源基因片段，且腺病毒基因不會發(fā)生整合，是研究真核基因的良好模型。第14頁,共40頁，2024年2月25日，星期天3.DNA片斷的重組連接粘端連接方法要點平端連接方法要點①單酶單切點防自身環(huán)化，希望定向插入；②雙酶雙切點定向克隆，構(gòu)建表達載體的最好用此法；③利用同裂解酶產(chǎn)生相同粘端。①平端，平端連接；②Linker連接酶切產(chǎn)生粘端連接；③Adaptor銜接目的基因和載體；④同源同聚尾，克隆cDNA的最好方法⑤T載體，PCR產(chǎn)物T/A克隆法連接第15頁,共40頁，2024年2月25日，星期天4.DNA重組體的鑒定外源DNA片斷是否插入載體構(gòu)成重組DNA分子，而插入片斷大小，是否突變及插入位置，順序及方向則關(guān)系到構(gòu)建載體是否擴增，我們所需要的基因或表達，表達相應(yīng)的產(chǎn)品，所以需要進一步鑒定DNA重組體（1）酶切鑒定是必需的，基于下述:A.限制性圖譜個體特異性，不同的載體或DNA分子物理圖譜不同，酶切后片段大小不一樣，電泳圖譜不一樣。

B.同一載體連接不同的DNA片斷，不同的載體連接同一片段(片段上也有位點）酶切圖譜是不同的。

第16頁,共40頁，2024年2月25日，星期天C.插入法(單酶單切點)或替代法(雙酶雙位點)酶切，一般來說用3種限制酶切：①可鑒定載體及②插入片段的大小,方向,切后并電泳分析,以確定是否得到預(yù)期的rDNA。2）若構(gòu)建DNA重組體是為了克隆某個基因，可進行在序列測定。（3）若構(gòu)建表達載體，可進行表達產(chǎn)物鑒定。第17頁,共40頁，2024年2月25日，星期天基因轉(zhuǎn)染真核細胞的方法轉(zhuǎn)染方法化學(xué)轉(zhuǎn)染法物理轉(zhuǎn)染法病毒感染法DEAE一葡聚糖法顯微注射法逆轉(zhuǎn)錄病毒磷酸鈣法電穿孔法腺病毒人工脂質(zhì)體法基因槍法第18頁,共40頁，2024年2月25日，星期天(1).DEAE-葡聚糖

是最早應(yīng)用哺乳動物細胞轉(zhuǎn)染的試劑之一。DEAE-葡聚糖是陽離子多聚體,它與帶負電的核酸結(jié)合后接近細胞膜而被攝取。DEAE一葡聚糖轉(zhuǎn)染已成功地應(yīng)用于瞬時開始，但用于穩(wěn)定轉(zhuǎn)染卻不可靠。第19頁,共40頁，2024年2月25日，星期天(2).磷酸鈣共沉淀轉(zhuǎn)染法

由于試劑易得、價格便宜而被廣泛用于瞬時轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定染的研究。方法是，先將DNA和氯化鈣混合，然后加人到PBS中慢慢形成DNA磷酸鈣沉淀，后把含有沉淀的混懸液加到培養(yǎng)的細胞上，通過胞膜的內(nèi)吞作用攝人DNA。第20頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（3）.脂質(zhì)體介導(dǎo)法（目前應(yīng)用最廣泛）【原理】：陽離子脂質(zhì)體試劑與DNA混合后，形成一種穩(wěn)定的脂質(zhì)雙層復(fù)合物，DNA被包在脂質(zhì)體中間，這種脂質(zhì)雙層復(fù)合物可直接加到培養(yǎng)的細胞中，脂質(zhì)體粘附到細胞表面并與細胞膜融合，DNA被釋放到胞漿中。第21頁,共40頁，2024年2月25日，星期天此圖所示是脂質(zhì)體介導(dǎo)轉(zhuǎn)染的示意圖，它顯示了外源質(zhì)粒進入細胞的一般過程。第22頁,共40頁，2024年2月25日，星期天【主要應(yīng)用】:瞬時轉(zhuǎn)染穩(wěn)定轉(zhuǎn)染【特點】：使用方法簡單，可攜帶大片段DNA，通用于各種類型的裸露DNA或RNA，能轉(zhuǎn)染各種類型的細胞，沒有免疫原性。雖在體外基因轉(zhuǎn)染中有很高的效率，但在體內(nèi)，能被血清清除，并在肺組織內(nèi)累積，誘發(fā)強烈的抗炎反應(yīng)，導(dǎo)致高水平的毒性，很大程度上應(yīng)用受限制。第23頁,共40頁，2024年2月25日，星期天利用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法最重要的就是防止其毒性，因此脂質(zhì)體與質(zhì)粒的比例，細胞密度以及轉(zhuǎn)染的時間長短和培養(yǎng)基中血清的含量都是影響轉(zhuǎn)染效率的重要問題，通過實驗摸索的合適轉(zhuǎn)染條件對于效率的提高有巨大的作用。

第24頁,共40頁，2024年2月25日，星期天此圖為脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染后熒光蛋白的表達第25頁,共40頁，2024年2月25日，星期天物理方法包括電穿孔、顯微注射及基因槍等方法。（1）電穿孔法利用高壓電脈沖對細胞膜的干擾，使其形成利于核酸進人的微孔。電穿孔技術(shù)可用于瞬時轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染，可方便地用于懸浮細胞，重現(xiàn)性好，但需要較多的細胞。影響轉(zhuǎn)染效率的主要因素是脈沖強度和持續(xù)時間。必須找到能夠使核酸有效釋放而又不殺死細胞的最佳平衡點。

第26頁,共40頁，2024年2月25日，星期天(2）顯微注射法該法雖然費力，但卻是非常有效的將核酸導(dǎo)人細胞或細胞核的方法。這種方法常用來制備轉(zhuǎn)基因動物，但不適用于需要大量轉(zhuǎn)染細胞的研究。（3）基因槍法該法依靠攜帶了核酸的高速粒子而將核酸導(dǎo)人細胞內(nèi)，這種方法適用于培養(yǎng)的細胞和在體的細胞。第27頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

病毒顆粒是一類十分有效的基因釋放系統(tǒng)，因此，它是將外源基因?qū)舜罅考毎钣行У姆椒?。病毒感染具有高效率、可穩(wěn)定遺傳、適用于各種不同來源的細胞及操作簡單等優(yōu)點。但多數(shù)病毒有其潛在的危險性，操作者需要有一定的病毒操作經(jīng)驗和良好的設(shè)施。（1）逆轉(zhuǎn)錄病毒（2）腺病毒第28頁,共40頁，2024年2月25日，星期天四轉(zhuǎn)染后篩選篩選所選用的抗生素跟轉(zhuǎn)染所用的質(zhì)粒上所帶的真核篩選抗性基因有關(guān)的。標(biāo)有neo（實際上應(yīng)該是neoresistance）的載體，指載有降解新霉素的基因，新霉素作用于原核和真核細胞，對兩者都有殺傷作用。用于轉(zhuǎn)染后，穩(wěn)定表達外源基因細胞的陽性篩選。第29頁,共40頁，2024年2月25日，星期天標(biāo)有amp（實際上應(yīng)該是ampresistance）的載體，指載有降解氨芐青霉素的基因（β－內(nèi)酰胺酶），作用于原核細胞，只對敏感菌有作用。用于克隆菌的篩選。最常見的載體上帶有新霉素抗性基因neo，所以篩選的時候用G418。G418是目前獲得穩(wěn)轉(zhuǎn)最常用的試劑之一。第30頁,共40頁，2024年2月25日，星期天G418是一種氨基糖苷類抗生素，其結(jié)構(gòu)與新霉素，慶大霉素，卡那霉素相似，通過影響80S核糖體功能而阻斷蛋白質(zhì)合成，對原核和真核細胞等都有毒性，包括細菌，酵母，植物和哺乳動物細胞，也包括原生動物和蠕蟲。細菌Tn5轉(zhuǎn)座子序列（neo抗性基因）攜帶的氨基糖苷類磷酸轉(zhuǎn)移酶可以將G418轉(zhuǎn)變成無毒性狀。第31頁,共40頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)neo基因被整合進真核細胞基因組合適的地方后，則能啟動neo基因編碼的序列轉(zhuǎn)錄為mRNA，從而獲得抗性產(chǎn)物氨基糖苷磷酸轉(zhuǎn)移酶的高效表達，使細胞獲得抗性而能在含有G418的選擇性培養(yǎng)基中生長。目前G418的這一特性已在基因轉(zhuǎn)移，敲除，抗性篩選以及轉(zhuǎn)基因動物等方面得以廣泛應(yīng)用。第32頁,共40頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)染是否成功的影響因素很多，如需要轉(zhuǎn)染的細胞類型（對于困難的細胞系尤其如此），需要被轉(zhuǎn)染的分子（DNA、RNA、寡核苷酸、蛋白質(zhì)），轉(zhuǎn)染試劑等。但無論在何種情況下，轉(zhuǎn)染的成功均取決于轉(zhuǎn)染效率、低細胞毒性以及重現(xiàn)性這幾個要素。第33頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1細胞（1）分裂細胞相比較非分裂細胞（2）貼壁細胞相比較懸浮細胞（3）傳代次數(shù)（4）細胞數(shù)量（融合率）第34頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2交叉污染如果同一個實驗室同時培養(yǎng)不同種類的細胞，那就有可能發(fā)生交叉污染，即使遵循最嚴格的分離操作規(guī)程這種情況也有可能發(fā)生。如有許多細胞系被HeLa細胞所污染。和其他細胞系之間的交叉污染不總是能通過鏡檢發(fā)現(xiàn)。如果有少量某種生長快速的細胞摻入到培養(yǎng)細胞種，幾個月過后它們就會完全取代目標(biāo)培養(yǎng)物。第35頁,共40頁，2024年2月25日，星期