懸浮細(xì)胞的siRNA轉(zhuǎn)染步驟
瀏覽次數(shù):384 發(fā)布日期:2024-10-12
來(lái)源:威尼德生物科技
摘要: 懸浮細(xì)胞中 siRNA 轉(zhuǎn)染的關(guān)鍵步驟及相關(guān)原理,涵蓋了從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備到轉(zhuǎn)染后分析的全過(guò)程。通過(guò)深入探討每個(gè)步驟的要點(diǎn)和注意事項(xiàng),為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究人員提供了系統(tǒng)且專業(yè)的指導(dǎo),助力其在基因功能研究等方面取得更準(zhǔn)確可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
一、引言
在生命科學(xué)研究中,了解基因的功能及其在細(xì)胞生理和病理過(guò)程中的作用至關(guān)重要。RNA 干擾(RNAi)技術(shù)作為一種強(qiáng)大的工具,通過(guò)導(dǎo)入小干擾 RNA(siRNA)來(lái)特異性地沉默目標(biāo)基因的表達(dá),已在基因功能研究、疾病機(jī)制探索和藥物研發(fā)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于懸浮細(xì)胞而言,其獨(dú)特的生長(zhǎng)特性使得 siRNA 轉(zhuǎn)染過(guò)程具有一定的挑戰(zhàn)性。因此,明確和優(yōu)化懸浮細(xì)胞的 siRNA 轉(zhuǎn)染步驟對(duì)于成功實(shí)現(xiàn)基因沉默和獲得有意義的實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有重要意義。
二、實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備
(一)實(shí)驗(yàn)材料
- 懸浮細(xì)胞系:根據(jù)研究目的選擇合適的懸浮細(xì)胞系,如血液細(xì)胞系(如淋巴細(xì)胞、白血病細(xì)胞等)、腫瘤細(xì)胞系(如淋巴瘤細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞等)。確保細(xì)胞處于良好的生長(zhǎng)狀態(tài),無(wú)微生物污染。
- siRNA:針對(duì)目標(biāo)基因設(shè)計(jì)合成的 siRNA,其序列應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選和驗(yàn)證,以確保具有高效的基因沉默效果。同時(shí),需準(zhǔn)備陰性對(duì)照 siRNA,用于排除非特異性轉(zhuǎn)染效應(yīng)。
- 轉(zhuǎn)染試劑:選擇適用于懸浮細(xì)胞的轉(zhuǎn)染試劑,常見(jiàn)的有脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染試劑、陽(yáng)離子聚合物轉(zhuǎn)染試劑等。不同的轉(zhuǎn)染試劑具有不同的轉(zhuǎn)染效率和細(xì)胞毒性,需根據(jù)細(xì)胞類型和實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行選擇。
- 細(xì)胞培養(yǎng)基:適合所選懸浮細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)基,通常包含必需的營(yíng)養(yǎng)成分、生長(zhǎng)因子和血清等。培養(yǎng)基應(yīng)在無(wú)菌條件下配制和保存。
- 無(wú)菌 PBS(磷酸鹽緩沖液):用于洗滌細(xì)胞,保持細(xì)胞的滲透壓和 pH 穩(wěn)定。
- 細(xì)胞培養(yǎng)耗材:如培養(yǎng)瓶、離心管、移液器吸頭、培養(yǎng)板等,均需經(jīng)過(guò)高壓滅菌處理,確保無(wú)菌。
(二)實(shí)驗(yàn)設(shè)備
- 細(xì)胞培養(yǎng)箱:提供適宜的溫度(通常為 37°C)、濕度(通常為 95%)和二氧化碳濃度(通常為 5%),以維持細(xì)胞的正常生長(zhǎng)和代謝。
- 離心機(jī):用于細(xì)胞的離心收集和洗滌,轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間需根據(jù)細(xì)胞類型和實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行調(diào)整。
- 倒置顯微鏡:用于觀察細(xì)胞的形態(tài)和生長(zhǎng)狀態(tài),在轉(zhuǎn)染過(guò)程中可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞的健康狀況。
- 移液器:包括不同量程的單道移液器和多道移液器,用于準(zhǔn)確量取細(xì)胞懸液、培養(yǎng)基和轉(zhuǎn)染試劑等。
- 無(wú)菌操作臺(tái):提供無(wú)菌操作環(huán)境,防止微生物污染實(shí)驗(yàn)樣品。
- 熒光顯微鏡(可選):如果使用帶有熒光標(biāo)記的 siRNA 或轉(zhuǎn)染試劑,可通過(guò)熒光顯微鏡觀察轉(zhuǎn)染效率和細(xì)胞內(nèi) siRNA 的分布情況。
三、轉(zhuǎn)染步驟
(一)細(xì)胞培養(yǎng)與計(jì)數(shù)
- 在無(wú)菌條件下,將懸浮細(xì)胞接種于合適的培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)板中,加入適量的細(xì)胞培養(yǎng)基,輕輕搖勻,使細(xì)胞均勻分布。
- 將細(xì)胞培養(yǎng)物置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中,在適宜的條件下培養(yǎng),定期觀察細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài),確保細(xì)胞處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。
- 在轉(zhuǎn)染前,使用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板或自動(dòng)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀對(duì)細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整細(xì)胞濃度至合適的范圍(通常為 [X] - [X] cells/mL)。
(二)siRNA 與轉(zhuǎn)染試劑的準(zhǔn)備
- siRNA 稀釋:根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),將所需量的 siRNA 干粉溶解于適量的無(wú) RNA 酶的 ddH₂O 或?qū)S玫?siRNA 稀釋緩沖液中,輕輕混勻,制備成一定濃度的 siRNA 儲(chǔ)存液(通常為 20 μM)。然后,將 siRNA 儲(chǔ)存液進(jìn)一步稀釋至工作濃度(通常為 50 - 200 nM),可根據(jù)轉(zhuǎn)染試劑的說(shuō)明書和細(xì)胞類型進(jìn)行優(yōu)化。
- 轉(zhuǎn)染試劑稀釋:按照轉(zhuǎn)染試劑說(shuō)明書的要求,將轉(zhuǎn)染試劑用無(wú)血清的細(xì)胞培養(yǎng)基稀釋至適當(dāng)?shù)臐舛。一般情況下,轉(zhuǎn)染試劑與 siRNA 的比例需通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化,以達(dá)到最佳的轉(zhuǎn)染效率和最小的細(xì)胞毒性。
(三)siRNA - 轉(zhuǎn)染試劑復(fù)合物的形成
- 在無(wú)菌離心管中,將適量稀釋后的 siRNA 溶液與等體積或相應(yīng)比例的稀釋后的轉(zhuǎn)染試劑溶液輕輕混合,避免劇烈振蕩,以免破壞復(fù)合物的形成。
- 將混合液在室溫下孵育一定時(shí)間(通常為 15 - 30 分鐘),使 siRNA 與轉(zhuǎn)染試劑充分結(jié)合,形成穩(wěn)定的 siRNA - 轉(zhuǎn)染試劑復(fù)合物。
(四)細(xì)胞轉(zhuǎn)染
- 將培養(yǎng)中的懸浮細(xì)胞輕輕搖勻,吸取適量的細(xì)胞懸液(根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和細(xì)胞密度確定)轉(zhuǎn)移至新的無(wú)菌離心管中。
- 將預(yù)先制備好的 siRNA - 轉(zhuǎn)染試劑復(fù)合物緩慢滴加到含有細(xì)胞懸液的離心管中,邊滴加邊輕輕搖勻,使復(fù)合物均勻分布于細(xì)胞懸液中。
- 將轉(zhuǎn)染后的細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)移回培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)板中,輕輕搖勻,然后將培養(yǎng)物置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中,在適宜的條件下繼續(xù)培養(yǎng)。
(五)轉(zhuǎn)染后培養(yǎng)與檢測(cè)
- 轉(zhuǎn)染后培養(yǎng):根據(jù)細(xì)胞類型和實(shí)驗(yàn)?zāi)康,確定轉(zhuǎn)染后的培養(yǎng)時(shí)間。在培養(yǎng)過(guò)程中,定期觀察細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)和形態(tài)變化,如有必要,可更換新鮮的細(xì)胞培養(yǎng)基,以維持細(xì)胞的正常生長(zhǎng)和代謝。
- 轉(zhuǎn)染效果檢測(cè):在轉(zhuǎn)染后的適當(dāng)時(shí)間點(diǎn),可通過(guò)多種方法檢測(cè) siRNA 的轉(zhuǎn)染效果和目標(biāo)基因的沉默效率。
- 熒光檢測(cè)(如果使用熒光標(biāo)記的 siRNA 或轉(zhuǎn)染試劑):使用熒光顯微鏡觀察細(xì)胞內(nèi)的熒光信號(hào),評(píng)估轉(zhuǎn)染效率。通過(guò)計(jì)算發(fā)出熒光的細(xì)胞數(shù)占總細(xì)胞數(shù)的比例,可得到大致的轉(zhuǎn)染效率。
- qRT - PCR 檢測(cè):提取轉(zhuǎn)染后細(xì)胞的總 RNA,反轉(zhuǎn)錄為 cDNA,然后利用實(shí)時(shí)熒光定量 PCR 技術(shù)檢測(cè)目標(biāo)基因的 mRNA 表達(dá)水平。與未轉(zhuǎn)染或陰性對(duì)照轉(zhuǎn)染的細(xì)胞相比,目標(biāo)基因 mRNA 表達(dá)水平顯著降低表明 siRNA 成功沉默了目標(biāo)基因。
- Western blot 檢測(cè):收集轉(zhuǎn)染后細(xì)胞的蛋白質(zhì),通過(guò) Western blot 技術(shù)檢測(cè)目標(biāo)蛋白的表達(dá)水平。目標(biāo)蛋白表達(dá)量的減少可進(jìn)一步證實(shí) siRNA 對(duì)目標(biāo)基因的沉默效果。
四、注意事項(xiàng)與優(yōu)化策略
(一)注意事項(xiàng)
- 細(xì)胞質(zhì)量控制:確保使用的懸浮細(xì)胞處于良好的生長(zhǎng)狀態(tài),無(wú)微生物污染和其他異常情況。定期對(duì)細(xì)胞進(jìn)行傳代培養(yǎng),避免細(xì)胞老化對(duì)轉(zhuǎn)染效率和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
- 實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范:在整個(gè)轉(zhuǎn)染過(guò)程中,嚴(yán)格遵守?zé)o菌操作原則,防止微生物污染。使用無(wú) RNA 酶的耗材和試劑,避免 RNA 降解。操作過(guò)程中盡量減少對(duì)細(xì)胞的機(jī)械損傷,保持細(xì)胞的完整性。
- 轉(zhuǎn)染試劑選擇與優(yōu)化:不同的懸浮細(xì)胞系對(duì)轉(zhuǎn)染試劑的敏感性和適用性不同。在選擇轉(zhuǎn)染試劑時(shí),需參考其說(shuō)明書和相關(guān)文獻(xiàn),了解其對(duì)特定細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)染效率和細(xì)胞毒性。同時(shí),通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化轉(zhuǎn)染試劑與 siRNA 的比例、轉(zhuǎn)染時(shí)間和細(xì)胞密度等參數(shù),以提高轉(zhuǎn)染效率并降低細(xì)胞毒性。
- siRNA 質(zhì)量控制:合成的 siRNA 應(yīng)具有較高的純度和完整性。在使用前,可通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳等方法檢測(cè) siRNA 的質(zhì)量,確保其無(wú)降解和雜質(zhì)污染。同時(shí),注意 siRNA 的保存條件,避免反復(fù)凍融。
(二)優(yōu)化策略
- 優(yōu)化細(xì)胞密度:適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)染時(shí)的細(xì)胞密度,過(guò)高或過(guò)低的細(xì)胞密度都可能影響轉(zhuǎn)染效率。一般來(lái)說(shuō),需通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定每種細(xì)胞系的最佳轉(zhuǎn)染細(xì)胞密度。
- 選擇合適的轉(zhuǎn)染方法:除了常規(guī)的脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染和陽(yáng)離子聚合物轉(zhuǎn)染外,還有電穿孔轉(zhuǎn)染、病毒載體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染等方法可供選擇。對(duì)于某些難以轉(zhuǎn)染的懸浮細(xì)胞系,可嘗試不同的轉(zhuǎn)染方法,以找到最適合的轉(zhuǎn)染方式。
- 使用轉(zhuǎn)染增強(qiáng)劑:在轉(zhuǎn)染過(guò)程中,可添加一些轉(zhuǎn)染增強(qiáng)劑,如細(xì)胞松弛素 B、氯喹等,來(lái)提高轉(zhuǎn)染效率。但需注意轉(zhuǎn)染增強(qiáng)劑的濃度和作用時(shí)間,避免對(duì)細(xì)胞造成過(guò)度損傷。
- 優(yōu)化培養(yǎng)條件:調(diào)整轉(zhuǎn)染后的培養(yǎng)條件,如培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)溫度和二氧化碳濃度等,也可能對(duì)轉(zhuǎn)染效果產(chǎn)生影響。例如,某些細(xì)胞在較低的溫度下培養(yǎng)可能有助于提高轉(zhuǎn)染效率。
五、結(jié)論
懸浮細(xì)胞的 siRNA 轉(zhuǎn)染是一項(xiàng)復(fù)雜而關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)技術(shù),需要嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)操作和優(yōu)化策略。通過(guò)合理選擇實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備,準(zhǔn)確掌握轉(zhuǎn)染步驟,注意實(shí)驗(yàn)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié),并不斷優(yōu)化轉(zhuǎn)染條件,研究人員可以實(shí)現(xiàn)高效的基因沉默,為深入研究基因功能和相關(guān)生物學(xué)過(guò)程提供有力的技術(shù)支持。同時(shí),隨著生命科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,新的轉(zhuǎn)染試劑和方法不斷涌現(xiàn),研究人員應(yīng)持續(xù)關(guān)注和學(xué)習(xí),不斷改進(jìn)和完善懸浮細(xì)胞的 siRNA 轉(zhuǎn)染技術(shù),以適應(yīng)不同的研究需求和挑戰(zhàn)。