實(shí)驗(yàn)原理:
利用哺乳動(dòng)物系統(tǒng)生產(chǎn)蛋白的方式有兩種:瞬時(shí)轉(zhuǎn)染和穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選。通過穩(wěn)定細(xì)胞系構(gòu)建篩選穩(wěn)定表達(dá)細(xì)胞株。針對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)染,外源基因在短時(shí)間轉(zhuǎn)錄翻譯得到的蛋白量較少,能夠滿足小量蛋白制備,大量生產(chǎn)成本很高。相對(duì)于此,穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的是將外源基因整合到細(xì)胞自身的基因組上,隨著細(xì)胞的生長分裂外源基因可以穩(wěn)定轉(zhuǎn)染表達(dá),同時(shí)經(jīng)過抗生素加壓篩選,最終得到能夠穩(wěn)定轉(zhuǎn)染表達(dá)蛋白的細(xì)胞株,穩(wěn)轉(zhuǎn)株生產(chǎn)蛋白穩(wěn)定性更好,批次差異性更小。
穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的應(yīng)用
穩(wěn)定轉(zhuǎn)染適用原因 |
穩(wěn)定轉(zhuǎn)染應(yīng)用 |
外源基因要整合到細(xì)胞染色體上 |
基因敲除以及基因插入突變篩選等修飾基因組的研究 |
細(xì)胞之間存在個(gè)體差異,同一類型細(xì)胞,不同個(gè)體細(xì)胞 基因組存在差異,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾 |
單克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選 |
外源基因未整合到細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致注射入動(dòng)物體內(nèi)后,外源 基因片段很快丟失 |
需要在動(dòng)物體體內(nèi)注射已經(jīng)表達(dá)外源基因的細(xì)胞 |
一些蛋白穩(wěn)定性很強(qiáng),瞬時(shí) RNA 干擾作用周期短,無法去除已經(jīng)表達(dá)的目的蛋白 |
需要通過穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選,實(shí)現(xiàn)更好的基因干擾效果 |
穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選很大程度上降低頻繁轉(zhuǎn)染或者病毒包裝的 成本,也很大程度上方便實(shí)驗(yàn)研究 |
在某些細(xì)胞中長期研究基因的功能 |
通過穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選,能使那些病毒載體也無法達(dá)到高轉(zhuǎn)導(dǎo) 效率的細(xì)胞高效表達(dá)外源片段 |
獲得外源片段的高效表達(dá) |
避免引入人為因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確性,穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選 有助于篩選出拷貝數(shù)適量的細(xì)胞 |
得到過表達(dá)的目的基因或干擾拷貝數(shù) |
影響穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的因素
1、外源基因整合的幾率
決定了穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選的簡易程度,有利于穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細(xì)胞的獲得;
2、插入外源基因片段的拷貝數(shù)
一般情況下,低拷貝或者單拷貝可以降低人為因素的干擾;
3、整合位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄活躍度
整合位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄活躍度決定了穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選細(xì)胞后穩(wěn)轉(zhuǎn)株中外源基因片段的表達(dá)質(zhì)量;
4、外源基因片段整合到細(xì)胞后的穩(wěn)定性
不同的整合位點(diǎn)決定了外源片段在染色體中的穩(wěn)定性,有些區(qū)域易發(fā)生重組或者丟失,從而使穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選后出現(xiàn)丟失的現(xiàn)象。
制備穩(wěn)轉(zhuǎn)株的實(shí)驗(yàn)步驟
一.準(zhǔn)備及預(yù)實(shí)驗(yàn)
1、確定細(xì)胞系相關(guān)信息:需包括如下內(nèi)容
細(xì)胞系名稱 |
細(xì)胞培養(yǎng)條件 |
細(xì)胞增殖速度 |
支原體污染情況 |
注:務(wù)必保證細(xì)胞無支原體污染,方可進(jìn)行穩(wěn)轉(zhuǎn)株構(gòu)建!
2、查閱慢病毒感染該細(xì)胞的MOI值
3、預(yù)實(shí)驗(yàn)確定篩選藥物用量:
(1)查閱Puromycin/Blastincidin在目的細(xì)胞中穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選的致死用量信息;參考查閱得到的數(shù)據(jù),確定3個(gè)藥物濃度梯度(如沒有相關(guān)信息,則需將藥物濃度梯度范圍增大,數(shù)量增多至6個(gè));
(2)D0將細(xì)胞鋪于6孔板中,使D1細(xì)胞融合度約90%;D1按(1)中設(shè)置的藥物梯度,加入藥物;
(3)D4換液,并重新加入藥物;
(4)D7觀察,找到致死率100%的孔,該孔使用的藥物濃度,即為藥物篩選濃度。
二.穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選及構(gòu)建
注:以下實(shí)驗(yàn)參數(shù),按1株穩(wěn)轉(zhuǎn)株為例描述,實(shí)驗(yàn)需考慮有無對(duì)照穩(wěn)轉(zhuǎn)株!
1、細(xì)胞鋪板:D0將細(xì)胞接種于6孔板中(4個(gè)孔),使D1細(xì)胞融合度約70%
病毒感染:
2、慢病毒上清:分別棄去6孔板中3個(gè)孔的0.5毫升培養(yǎng)基、1毫升培養(yǎng)基、2毫升培養(yǎng)基和,分別加入2毫升慢病毒上清、1.5毫升慢病毒上清和0.5毫升慢病毒上清;
3、純化慢病毒:選3個(gè)孔,并可按推薦MOI、大于此MOI及小于此MOI,共三個(gè)MOI值,添加慢病毒;
4、觀察感染效率:感染后72小時(shí),觀察感染效率,效率高于80%最佳,最低不應(yīng)低于40%,選擇1-2個(gè)感染效率較好的孔。
5、篩選:
(1)多克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)株:從感染72小時(shí)后開始于6孔板中加篩選藥物,每隔2天,重新?lián)Q液加入藥物。藥物篩選需至少持續(xù)14天,直至顯微鏡下觀察熒光細(xì)胞比例為100%。
注:第一次加入藥物時(shí)在上午進(jìn)行,4-6小時(shí)后觀察細(xì)胞狀態(tài),如細(xì)胞死亡過多,需更換新鮮不含藥物的培養(yǎng)基。
(2)單克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)株:建立在獲得多克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)株基礎(chǔ)上。
A、有限稀釋法:
a.取24個(gè)1.5毫升EP管,每管中加入800毫升完全培養(yǎng)基;
b.用胰酶將多克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)株消化(90%融合度,10毫升培養(yǎng)基終止消化),取80微升至第一個(gè)EP管中,混合均勻;
注:應(yīng)使用1000微升槍尖,混合時(shí)不要過度吸打,以免破壞細(xì)胞。
c.從第一個(gè)EP管中取80微升至第二個(gè)EP管中,混合均勻,以此類推。
d.將EP管中的細(xì)胞懸液,以每孔100微升,接種于96孔板中;
e.過夜培養(yǎng)后,觀察第12-24列,尋找只含有1個(gè)細(xì)胞的孔,并做好標(biāo)記;
f.培養(yǎng)3-4周,待標(biāo)記孔中細(xì)胞擴(kuò)增后,消化傳代擴(kuò)增,即為單克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)株細(xì)胞。
注:培養(yǎng)的第一周不要換液,接下來每3-4天換液。
B、平板挑取法
a.計(jì)數(shù)100個(gè)多克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)株細(xì)胞,接種于一個(gè)10cm培養(yǎng)盤中;
注:盡量吹打均勻,防止細(xì)胞聚團(tuán)。
b.過夜培養(yǎng)后,觀察并尋找單個(gè)細(xì)胞的位置,并在盤底做標(biāo)記;
c.培養(yǎng)2周;
注:培養(yǎng)的第一周不要換液,接下來每3-4天換液。
d.待標(biāo)記處的細(xì)胞擴(kuò)增為肉眼可見的白點(diǎn),使用10微升移液器,調(diào)至最大量程,在尖端吸取一點(diǎn)胰酶(約5微升,且尖端為空氣),緩慢滴至白點(diǎn)處,保持槍尖靜置在白點(diǎn)上,且不讓胰酶留出白點(diǎn)所在范圍,1min后,迅速吹打,將消化下的細(xì)胞轉(zhuǎn)移至96孔板中,傳代擴(kuò)增,即為單克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)株細(xì)胞。約需2-3周。
注:每盤選取20個(gè)為宜,在消化時(shí),需按照先消化邊緣的,再消化中心的原則,防止克隆之前的相互污染。培養(yǎng)的第一周不要換液,接下來每3-4天換液。
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