细胞转染常用的方法及其原理

一、化学法

1.磷酸钙沉淀法（Calcium Phosphate）

  原理：将质粒DNA与CaCl₂混合形成DNA-Ca²⁺复合物，加入磷酸盐缓冲液后生成μm级的磷酸钙/DNA沉淀颗粒；这些颗粒被细胞吞噬后，DNA进入细胞。

  优点：成本低，操作简单。

  缺点：转染效率受pH、沉淀时间、细胞类型等因素影响；对某些敏感细胞毒性较高。

2.阳离子脂质体法（Lipofection）

  原理：将质粒与带正电荷的脂质体（liposome）混合，形成阳离子脂质体-DNA复合物，利用脂质体可与细胞膜融合或内吞的特点，将外援DNA递送到胞内。

  优点：操作简单，转染效率较高；适用细胞种类多，对多种贴壁细胞和悬浮细胞均有效；商业试剂使用便捷。

  缺点：成本相对较高；对某些细胞（如原代细胞）效率较低；对部分细胞可能有一定毒性。

3.聚合物法（Polymer-based）

  原理：利用聚合物带正电，与DNA形成纳米级复合物，通过吸附、胞吞等途径进入细胞。

  常用载体：聚乙烯亚胺（PEI）、DEAE-葡聚糖（DEAE-dextran）等

  优点：PEI成本低、易制备；DEAE-dextran操作简单快速；适用于悬浮细胞。

  缺点：PEI可能对细胞有较强毒性，需优化聚合物分子量和N/P比；DEAE-dextran的转染效率一般低于脂质体。

4.纳米颗粒法（Nanoparticle-mediated）

  原理：DNA或siRNA固定于纳米颗粒表面，通过静电或共价键结合，利用纳米颗粒对细胞的亲和性及辅助物理手段（如磁场）增强胞吞。

  常用载体：金纳米颗粒、磁性纳米颗粒等。

  优点：可实现靶向、可控转染；材料降解性良好，对细胞毒性小。

  缺点：纳米材料合成及表征复杂；受细胞类型影响较大。

二、物理法

1.电穿孔法（Eletroporation）

  原理：对细胞施加高压电场，利用高压电脉冲在细胞膜上形成微孔，DNA分子从孔隙进入胞内；移除电场后，细胞膜恢复。

  优点：转染效率高，适用于多种细胞，包括原代细胞和干细胞；无化学试剂残留。

  缺点：细胞存活率依电压、电容、细胞类型而异，需要系统优化；设备成本较高。

2.显微注射（Microinjection）

  原理：使用毛细管在显微镜下将DNA直接注射到细胞核或胞质中

  优点：定位精确、效率高；适用于难以转染的单个细胞或胚胎。

  缺点：操作计数要求高、耗时耗力；难以大规模应用。

3.基因枪法（Biolistic or Gene Gun）

  原理：利用高压气体将包裹DNA的金属微粒（通常为金或钨）穿透细胞膜，使得DNA随微粒共同进入细胞。

  优点：可用于植物细胞及难以培养的细胞；无需载体化学试剂。

  缺点：设备昂贵；对细胞损伤较大，转染效率随细胞类型波动。

三、病毒介导法

1.腺相关病毒（AAV）

  原理：利用重组AAV载体包装表达模块，通过受体介导的内吞进入细胞，并在细胞核中形成外染色体DNA，进行基因表达。

  优点：低免疫原性、可长期表达；多种血清型可用于不同组织。

  缺点：可承载片段小；制备工艺复杂。

2.慢病毒（Lentivirus）

  原理：利用HIV衍生的慢病毒载体包装表达基因，经受体介导后进入细胞逆转录并整合如宿主基因组，实现稳定表达。

  优点：转染效率高；能感染分裂及未分裂细胞；可稳定整合表达。

  缺点：潜在安全隐患，需二/三及生物安全实验室；包装流程较复杂。

3.腺病毒（Adenovirus）

  原理：利用改造过的腺病毒载体携带表达元件，通过CAR等受体介导进入细胞，形成外染色体DNA实现高表达。

  优点：高滴度易制备；不整合到宿主基因组中，安全性较好。

  缺点：表达持续性有限；易诱发细胞免疫反应。

四、各方法比较

五、总结

  若追求高效率且规模化，可优先考虑阳离子脂质体或电穿孔；若需长期稳定表达，推荐使用慢病毒或AAV载体；对于单细胞精确操作（如胚胎操作），可采用显微注射。

注:本文属海博生物原创,未经允许不得转载。

上一篇：培养基中的糖类及其对微生物的作用

下一篇：没有了！