与导入的 DNA 可在细胞内存在数天的瞬时转染不同,稳定转染可将 DNA 以长期存在的方式导入细胞中。稳定转染的细胞可将导入的 DNA 传递给其子代,这通常是因为转染的 DNA 已嵌入基因组,少数情况下则是通过非基因组 DNA 的稳定遗传实现。

稳定转染的工作原理是什么?

成功完成稳定转染既需要高效 DNA 递送,也需要采取方法筛选已获得该 DNA 的细胞。大约每 104 个转染细胞中就有一个细胞会稳定整合 DNA,不过具体效率取决于细胞类型以及所用的 DNA 是线性还是环状。使用线性 DNA 时的整合效率最高。

要想筛选稳定表达所转染的 DNA 的细胞,最为可靠的方法之一是在用于转染的 DNA 构建体上或在共转染到细胞中的单独载体上纳入可筛选标记物,然后在短暂的恢复期后对细胞施加适当的筛选压力。当通过共转染的载体表达可筛选标记物时,携带目标基因的载体与携带可筛选标记物的载体的摩尔比应在 5:1 到 10:1 的范围内,以确保包含可筛选标记物的细胞也含有目标基因。

常用的可筛选标记物是可对各种筛选药物产生抗性的基因,或是可对待转染细胞系有缺陷的必需基因进行补偿的基因。使用选择性培养基进行培养时,未转染的细胞或瞬时转染的细胞会死亡,而表达足够水平的抗生素抗性基因或能够补偿必需基因缺陷的细胞则
可以存活。

推荐转染试剂

  • Lipofectamine 3000 试剂采用先进的脂质纳米颗粒技术,能够实现卓越的转染性能和可重现的结果。它对众多细胞类型均具有超高的转染效率,可转染常见及难以转染的细胞,同时保持较高的细胞活力。

用于真核细胞的选择性抗生素

我们提供高质量的筛选试剂,以完善我们种类繁多的可筛选真核表达载体。Geneticin(G418 硫酸盐)、Zeocin™、潮霉素 B、嘌呤霉素和杀稻瘟菌素是最常用于稳定细胞转染的选择性抗生素。这些抗生素为您的研究需求(如双重筛选和快速建立稳定的细胞系)提供了独特的解决方案。

Geneticin 试剂又称为 G418 硫酸盐,常用于筛选哺乳动物、植物或酵母细胞。我们的 Geneticin 试剂具有较高的纯度,这意味着所需的浓度较其他 G418 产品低 15%-30%;因此,存活的克隆集落生长更快速且细胞更健康。

Zeocin™ 试剂对哺乳动物细胞系、酵母细胞、昆虫细胞和细菌有效。Sh ble 基因可使细胞获得对 Zeocin™ 试剂的抗性,防止表达该蛋白的细胞结合 Zeocin™ 试剂并出现细胞 DNA 切割。筛选所需的浓度范围为 50-2,000 μg/mL(一般为 300 μg/mL),具体浓度取决于细胞类型。

潮霉素 B 是一种氨基糖苷类抗生素,可干扰 80S 核糖体的易位并导致误译,从而抑制蛋白合成。潮霉素 B 的作用方式与 Geneticin 或 Zeocin™ 试剂不同,因此其可用于双重筛选实验。大肠杆菌潮霉素抗性基因(hyg 或 hph)会使细胞对潮霉素 B 产生抗性。用于筛选的浓度范围为 100-1,000 μg/mL(一般为 200 μg/mL),具体浓度应依据各细胞系进行优化。

嘌呤霉素是源于白黑链霉菌的一种氨基核苷类抗生素,为原核细胞和真核细胞的翻译抑制剂。链霉菌属中的嘌呤霉素-N-乙酰基转移酶基因 (pac) 可使细胞获得抗性。嘌呤霉素作用迅速,低抗生素浓度时即可导致细胞迅速死亡,在不到一周的时间内即可生成稳定的抗嘌呤霉素细胞系。哺乳动物贴壁细胞对浓度为 2-5 µg/mL 的嘌呤霉素敏感,而悬浮细胞对于浓度低至 0.5-2 µg/mL 的嘌呤霉素敏感。

杀稻瘟菌素是源于灰色链霉菌的一种核苷类抗生素,为原核细胞和真核细胞的强效翻译抑制剂。土曲霉bsd 基因产物会使细胞产生抗性。大肠杆菌菌株通常对浓度为 50 µg/mL 的杀稻瘟菌素敏感,而哺乳动物细胞对浓度低至 2-10 µg/mL 的杀稻瘟菌素敏感。对杀稻瘟菌素敏感的细胞会迅速死亡,只需较低的抗生素浓度,在不到一周的时间内即可获得稳定的抗杀稻瘟菌素哺乳动物细胞系。

稳定转染子筛选

稳定转染细胞的筛选始于用含有可筛选标记物(例如抗生素抗性基因)的质粒成功进行瞬时转染。作为阴性对照,应使用不含可筛选标记物的 DNA 转染细胞。

开始前

  • 确保您使用的细胞系可以由分离的细胞形成细胞集落,因为有一些细胞需要相互接触才能生长。对于此类细胞,可以使用适应性培养基或条件培养基。
  • 选择合适的可筛选标记物。
  • 根据您的细胞类型选择合适的转染程序。
  • 建立剂量反应曲线(杀灭曲线),用于确定您的细胞类型的筛选条件(Ausubel 等人,1995)。

杀灭曲线

应根据每种细胞类型且在每次使用新批次的选择性抗生素时建立杀灭曲线。

  1. 以大约 1:5 至 1:10 的比例(取决于细胞类型和转染后的细胞密度)分流培养皿中汇合的细胞,分别接种至含有不同浓度抗生素的培养基中。
  2. 培养细胞10天,每4天(或根据需要)更换一次选择性培养基。
  3. 采用合适的方法(如 Countess II 全自动细胞计数仪、血细胞计数器联合台盼蓝染色)检测培养皿中的活细胞数。
  4. 绘制活细胞数相对于抗生素浓度的图以建立杀灭曲线,用于确定杀死未转染细胞所需的选择性抗生素最适当浓度。

筛选工作流程

使用适当的转染方法转染细胞。如果是在单独的载体中加入可筛选标记物,则含有目标基因的质粒与含有可筛选标记物的质粒的摩尔比为 5:1 至 10:1。

备注:请使用含可筛选标记物但不含目标基因的载体进行对照转染。转染后,如果用对照质粒转染的细胞形成集落,但用含有目标基因的质粒转染的细胞未形成集落,则表示目标基因可能对细胞具有毒性。同样重要的一点是应进行平行重复转染,以防转染失败或培养物被污染。

转染后第48小时,在含有相应筛选药物的培养基中,以不同稀释比例(如 1:100、1:500)对细胞进行传代。处于汇合状态而不再生长的细胞对 Geneticin 等抗生素具有抗性,因此,要实现高效筛选,应使用处于近汇合状态的细胞。可在软琼脂或96孔板中筛选悬浮细胞,以进行单细胞克隆。

在随后两周,每 3-4 天(或根据需要)更换一次含筛选药物的培养基。

备注:高密度的悬浮细胞会耗尽关键的可溶性生长因子,降低细胞活力和系统效率,因此需要频繁更换培养基。

在第二周,监测存活细胞是否呈明显“岛状”。根据细胞类型的不同,具有抗药性的克隆会在 2-5 周内出现。用阴性对照质粒转染的细胞应会在 3-9 天后死亡。

使用克隆环或无菌牙签分离较大的健康集落(500-1,000 个细胞),继续在含有相应筛选药物的培养基中维持培养(有关悬浮培养物的克隆分离,请参见 [Freshney,1993])。

将抗性集落中的单细胞转接至96孔板的各孔中,确认其可以生长出抗性集落。在转接后请确保每个孔只含一个细胞。

使用适当的转染方法转染细胞。如果是在单独的载体中加入可筛选标记物,则含有目标基因的质粒与含有可筛选标记物的质粒的摩尔比为 5:1 至 10:1。

备注:请使用含可筛选标记物但不含目标基因的载体进行对照转染。转染后,如果用对照质粒转染的细胞形成集落,但用含有目标基因的质粒转染的细胞未形成集落,则表示目标基因可能对细胞具有毒性。同样重要的一点是应进行平行重复转染,以防转染失败或培养物被污染。

转染后第48小时,在含有相应筛选药物的培养基中,以不同稀释比例(如 1:100、1:500)对细胞进行传代。处于汇合状态而不再生长的细胞对 Geneticin 等抗生素具有抗性,因此,要实现高效筛选,应使用处于近汇合状态的细胞。可在软琼脂或96孔板中筛选悬浮细胞,以进行单细胞克隆。

在随后两周,每 3-4 天(或根据需要)更换一次含筛选药物的培养基。

备注:高密度的悬浮细胞会耗尽关键的可溶性生长因子,降低细胞活力和系统效率,因此需要频繁更换培养基。

在第二周,监测存活细胞是否呈明显“岛状”。根据细胞类型的不同,具有抗药性的克隆会在 2-5 周内出现。用阴性对照质粒转染的细胞应会在 3-9 天后死亡。

使用克隆环或无菌牙签分离较大的健康集落(500-1,000 个细胞),继续在含有相应筛选药物的培养基中维持培养(有关悬浮培养物的克隆分离,请参见 [Freshney,1993])。

将抗性集落中的单细胞转接至96孔板的各孔中,确认其可以生长出抗性集落。在转接后请确保每个孔只含一个细胞。

仅供科研使用,不可用于诊断目的。