31 2019．03

細胞轉染(transfection)的系統簡介

細胞轉染(transfection )是一般生命科學研究常用的實驗方法之一，細胞轉染(transfectoin)指的是把外源的DNA、RNA或蛋白質送進去細胞內的技術。轉染(tranfection)可分成兩種大類：瞬間轉染(transient transfection)與穩定轉染(stable transfection)。瞬間轉染(transient transfection)指的是外源DNA或是RNA透過轉染(transfection)進入細胞中但不嵌入細胞本身的染色體，瞬間轉染(transient transfection)會讓外源DNA或是RNA產生非常高量的表達，但通常只會持續幾天，因此比較適合進行基因調控、基因表達調控因子相關的研究 ; 穩定轉染(stable transfection)的外源DNA或是RNA則會嵌入細胞本身的染色體，因此設計得宜就會源源不絕的生成外源DNA或是RNA，但因為要將外源物嵌入染色體的難度與機率相當低，因此較不容易進行。下面圖爾思就幫大家介紹目前主流的幾種轉染試劑(transfection reagent)：

陽離子脂質轉染試劑(Cationic lipid transfecton reagent)：這種轉染試劑是目前最受歡迎的類型，陽離子結構由一個帶正電的基團和一到兩個烴鍊所組成(如下圖)，帶正電的基團負責介入核酸和脂質的交互作用並具有濃縮核酸的功能，脂質則扮演將核酸藉由細胞吞噬作用導入細胞的功能。(作用機制如下圖，圖片來源invitrogen網頁)。陽離子脂質轉染試劑具有效率高、細胞適用是廣泛、實驗重複性高與操作簡單等優點，因此是目前最常用的轉染試劑類型。

微脂體(liposome)轉染法 : 微脂體是一種非常適合作為轉染試劑的物質之一，對微脂體施加外力時會使大的微脂體散開與磷脂質重新構形成較小的油體，這些較小的油體就可以用來包覆外源物質，然後藉由細胞的與油脂融合的作用完成轉染。此轉染試劑是以往最常被科學家用來執行轉染(transfection)的物質之一。
電穿孔法(Electrotransfer) : 基本原理為施加足夠強度的電壓於細胞，使細胞膜不穩定，此時細胞膜的通透性會提升產生暫時性的孔洞，使平常不能通過細胞膜的分子(例如：DNA、RNA...)暫時得以通過細胞膜進入細胞。若使用的是植物細胞，因為植物細胞膜外面有一層細胞壁，因此必須使用能分解細胞壁的酵素(例如：cellulase、pecutinase...)，才能順利用電穿孔轉染法將外源物質導入細胞中。電穿孔轉染法的成功率與轉染效率很高，但由於必須施以電壓因此細胞容易大量死亡，且必須要使用特殊儀器才得以進行，因此較少被使用。
PEG(polyehtylene glycol)轉染法：此方法是將細胞浸泡在含有鈣離子的溶液中，再加入PEG，利用PEG的親水性與細胞結合時瞬間產生滲透壓突然改變，造成細胞膜產生暫時性的孔洞，外源物質就可以經由孔洞進入細胞中。此方法操作上非常簡單，也不需要額外使用儀器或是轉試劑(transfection reagent)，但因為有些細胞對於PEG非常敏感，PEG會使細胞的活性喪失而即便轉染過程順利，但後續的研究會因為細胞的活性改變而無法繼續進行或是失真。
反轉錄病毒法(Retrovirus) : 反轉錄病毒的遺傳物質是RNA，因此我們只要將設計好對應和互補的外源物質接入病毒的遺傳物質，接由病毒感染細胞就能輕易地把外源物質送入細胞中，當外源物質進入細胞後，反轉錄病毒的反轉錄脢就會將遺傳物質RNA合成DNA，接著此DNA會隨機嵌入細胞的染色體中，之後此外源物質就會被細胞大量表達。此方法非常適合進行穩定轉染(stable transfection)。
腺病毒轉染系統(AAV) : 腺病毒的遺傳物質為DNA，和反轉錄病毒轉染法相，我們會將外源物質設計接入腺病毒的遺傳物質中，透過病毒感染細胞將外源物質一步步的送入細胞染色體。腺病毒轉染法的優點非常多，腺病毒的載體相對安全性較高、系統較穩定、感染效率高且能載入的外源物質較大，因此也是基因療法研究中叫常被使用的轉染系統。