納米顆粒遞送藥物并發(fā)揮功能的能力在很大程度上取決于它們被細胞攝取的機制。以蒲公英湯劑體為例,研究發(fā)現(xiàn)親溶酶體物質(zhì)能***抑制蒲公英湯劑體進入細胞;巨胞飲抑制劑細胞松弛素D和阿米洛利能***降低蒲公英湯劑體的胞內(nèi)攝入,且呈現(xiàn)劑量依賴性,敲減Rac1和PAK1也有效地抑制其進入細胞。這些結(jié)果提示蒲公英湯劑體通過內(nèi)吞進入A549細胞且主要由巨胞飲介導(dǎo)26。同理,RNA轉(zhuǎn)染試劑在某些情況下也可能利用巨胞飲途徑進入細胞。電穿孔轉(zhuǎn)染中的內(nèi)吞途徑電穿孔轉(zhuǎn)染是一種用于基因遞送的技術(shù),在研究其機制時發(fā)現(xiàn),用冰冷介質(zhì)處理或在電穿孔轉(zhuǎn)染前使用內(nèi)吞抑制劑處理三種不同的人類細胞系(HEK293、HCT116和HT29)。結(jié)果表明,用冰冷介質(zhì)、氯丙嗪或染料木黃酮處理會***降低所有三種細胞系的電穿孔轉(zhuǎn)染效率,但阿米洛利處理對電穿孔轉(zhuǎn)染效率影響不***。對于用小干擾RNA(siRNA)處理的細胞,只有敲低網(wǎng)格蛋白重鏈(CLTC)會導(dǎo)致所有三種細胞系的電穿孔轉(zhuǎn)染效率降低。這些數(shù)據(jù)表明,網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用在電穿孔轉(zhuǎn)染中起著重要作用27。由于CRISPR/Cas的發(fā)現(xiàn),基因組編輯領(lǐng)域經(jīng)歷了一場變革。高分子轉(zhuǎn)染試劑細胞實驗
選擇合適的轉(zhuǎn)染試劑陽離子脂質(zhì)體:如LipofectamineTM2000等陽離子脂質(zhì)體是常用的轉(zhuǎn)染試劑。通過優(yōu)化轉(zhuǎn)染條件,如轉(zhuǎn)染前細胞融合度、質(zhì)粒質(zhì)量與脂質(zhì)體體積比及轉(zhuǎn)染時間等,可以提高轉(zhuǎn)染效率。例如,在脂質(zhì)體介導(dǎo)RNA干擾質(zhì)粒轉(zhuǎn)染雞成骨細胞的試驗中,當轉(zhuǎn)染前細胞融合達到90%以上,質(zhì)粒DNA與脂質(zhì)體比例為1:2.5時轉(zhuǎn)染效率比較高,并且在轉(zhuǎn)染后48h轉(zhuǎn)染效果比較好,對細胞的毒性作用較小4。二、利用天然陽離子肽混合物——魚精蛋白作為穩(wěn)定劑和增強劑:魚精蛋白不僅可以作為肝素的中和藥物和緩釋胰島素配方中的化合物,還可以用于核酸的細胞遞送。自***作為轉(zhuǎn)染增強劑使用以來,魚精蛋白已被***用作RNA遞送的穩(wěn)定劑。它能保護RNA免受生物系統(tǒng)內(nèi)的降解,并增強其對細胞的穿透能力。例如,魚精蛋白穩(wěn)定的RNA遞送系統(tǒng)可以根據(jù)***目標進行調(diào)整,如與靶向抗體融合實現(xiàn)精確遞送、消化成細胞穿透肽提高轉(zhuǎn)染效率或與功能性聚合物非共價混合等。非脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染試劑性價比高RNA 轉(zhuǎn)染試劑在不同實驗環(huán)境下表現(xiàn)出不同的效果。
在人類多能干細胞衍生的心肌細胞(HPSC-CMs)中的應(yīng)用低轉(zhuǎn)染效率是實現(xiàn)HPSC-CMs在疾病建模和心臟修復(fù)研究中廣泛應(yīng)用的障礙。通過優(yōu)化四個基本參數(shù),即血清補充劑、復(fù)制和轉(zhuǎn)染之間的時間、試劑與DNA比以及細胞密度,使用Promega的Viafect?轉(zhuǎn)染試劑能夠?qū)PSC-CMs轉(zhuǎn)染至約95%的效率28。盡管活力有所降低,但轉(zhuǎn)染后的HPSC-CMs仍保持了高純度和結(jié)構(gòu)完整性,確保了至少14天的轉(zhuǎn)染基因持續(xù)表達,為心臟相關(guān)疾病的研究開辟了新機遇。在C2C12細胞中的應(yīng)用C2C12細胞在肌肉領(lǐng)域***使用,但它們和原代成肌細胞一樣難以轉(zhuǎn)染,影響了下游實驗。雖然自2015年以來超過95%的使用C2C12細胞的報告使用了一種金標準轉(zhuǎn)染劑(如Lipofectamine®),但有研究表明其效率低于30%。通過比較五種商業(yè)試劑(Lipofectamine®3000、Viafect?、Fugene®HD、C2C12CellAvalanche®和JetOPTIMUS®)在C2C12細胞中的轉(zhuǎn)染效率,發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化DNA:轉(zhuǎn)染劑比例和細胞密度,所有試劑都能達到超過60%的轉(zhuǎn)染效率,且對細胞生長和活力影響有限。這些試劑還能在C2C12細胞中轉(zhuǎn)染后高效生成GFP陽性的肌管,但在轉(zhuǎn)染siRNA和對原代肌肉細胞的轉(zhuǎn)染中表現(xiàn)出較低效率和較高毒性3。
對細胞活力的影響:一些研究表明,在陽離子脂質(zhì)體LipofectamineTM2000介導(dǎo)下雞TRPV6基因RNA干擾(RNAi)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染入成骨細胞的實驗中,當轉(zhuǎn)染前細胞融合達到90%以上,質(zhì)粒DNA與脂質(zhì)體比例為1:2.5時轉(zhuǎn)染效率比較高,并且在轉(zhuǎn)染后48h轉(zhuǎn)染效果比較好,對細胞的毒性作用較小3。在人肝瘤兩種細胞模型中,通過比較LipofectamineRnaimax和Genmute轉(zhuǎn)染劑發(fā)現(xiàn),用基因***的細胞呈現(xiàn)熒光陰性對照siRNA的更高攝取,并且觀察到與基因轉(zhuǎn)染的細胞相對于脂質(zhì)積rnaimax的細胞具有較高的活力6。有研究使用兩種常見的RNA干擾(RNAi)轉(zhuǎn)染試劑DharmaFECT1和INTERFERin,在模擬轉(zhuǎn)染中使用非靶向siRNAs,結(jié)果表明這些試劑會引起HeLa細胞脂質(zhì)組的變化,但功能影響仍有待研究,這也暗示在RNAi實驗中使用適當?shù)哪M轉(zhuǎn)染對照非常重要。
影響物理轉(zhuǎn)染或機械轉(zhuǎn)染效率的因素在很大程度上取決于這些方法的基本原理。
誘導(dǎo)交替剪接和恢復(fù)功能蛋白:某些轉(zhuǎn)染試劑在將RNA導(dǎo)入細胞后,可誘導(dǎo)特定的生物學(xué)效應(yīng)。例如,2'-OMeUtaPS介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染,在HeLapLuc705細胞中,轉(zhuǎn)染的反義PMO序列誘導(dǎo)了編碼螢光素酶的前mRNA的外顯子23的交替剪接,恢復(fù)功能性螢光素酶的生產(chǎn),而不會損害細胞毒性5。在肌營養(yǎng)不良癥mdx小鼠模型的肌管肌肉細胞中,靶向聚A尾PMO序列針對編碼肌營養(yǎng)不良蛋白的前mRNA的剪接位點,觸發(fā)交替剪接事件,導(dǎo)致突變外顯子(外顯子23)從pre-mRNA中切除并產(chǎn)生功能性肌營養(yǎng)不良蛋白2。提高轉(zhuǎn)染效率和減少細胞死亡:為了優(yōu)化并促進將病毒RNA導(dǎo)入哺乳動物細胞,研究人員比較了不同的市售RNA轉(zhuǎn)染試劑將黃熱病病毒(YFV)和丙型肝炎病毒(HCV)RNA復(fù)制子遞送至Huh7細胞的能力,并與電穿孔進行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn),如果適當優(yōu)化,某些試劑將優(yōu)于電穿孔,細胞死亡少得多,RNA需求少,轉(zhuǎn)染效率提高3。轉(zhuǎn)染時推薦使用血清減少或無血清培養(yǎng)基包括陽離子轉(zhuǎn)染試劑,如Lipofectamine、HiperFect 和EndofectinMax。非脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染試劑性價比高
在選擇合適的小RNA分子進行轉(zhuǎn)染相關(guān)功能分析之前,應(yīng)先確定其實驗需要。高分子轉(zhuǎn)染試劑細胞實驗
調(diào)節(jié)免疫刺激特性魚精蛋白穩(wěn)定的RNA還可以調(diào)節(jié)免疫刺激特性。魚精蛋白-RNA復(fù)合物可以刺激樹突狀細胞(DC),使其上調(diào)成熟標志物,并以劑量依賴的方式產(chǎn)生促炎性細胞因子1213。此外,兩個DC亞群均以與IL-10有利的比率誘導(dǎo)T細胞增殖和IFNγ分泌1213。這表明魚精蛋白-RNA復(fù)合物可用于離體刺激人mDC和pDC,用于免疫***環(huán)境1213。四、靈活的RNA遞送系統(tǒng)平臺魚精蛋白作為RNA遞送穩(wěn)定劑,構(gòu)建了一個靈活且多功能的平臺??梢愿鶕?jù)***目標進行調(diào)整,例如可以與靶向抗體融合實現(xiàn)精確遞送,或者被消化成細胞穿透肽以提高轉(zhuǎn)染效率,也可以與功能性聚合物非共價混合23。綜上所述,魚精蛋白作為RNA遞送穩(wěn)定劑,通過保護RNA免受降解、增強細胞穿透性、調(diào)節(jié)免疫刺激特性以及構(gòu)建靈活的遞送系統(tǒng)平臺等多種機制,在RNA遞送中發(fā)揮著重要作用。高分子轉(zhuǎn)染試劑細胞實驗