为什么原代细胞的过表达和敲除更加建议用慢病毒进行转导,而不是脂质体转染?
病毒转导是利用病毒天生的感染能力,对难转染的的神经细胞可以轻松应对,还能实现基因的稳定表达,但是慢病毒的生产周期较长,还会面临病毒低度低,等问题对实验操作者要求高。
1.原代细胞的膜结构与内吞能力弱
脂质体转染的核心机制是形成带正电的脂质体/DNA复合物,通过与带负电的细胞膜相互作用,主要通过内吞作用进入细胞。原代细胞的细胞膜结构敏感,对这种复合物的内吞效率通常远低于细胞系。
慢病毒利用其包膜蛋白(如VSV-G)与细胞表面的特异性受体高效结合,启动病毒包膜与细胞膜的融合或内吞途径,转导效率可达70%-90%,尤其适合难转染的细胞。
2.细胞毒性问题
阳离子脂质体/聚合物试剂对细胞膜有干扰作用,会产生细胞毒性。这种毒性在自我修复能力强的细胞系中可能尚可耐受,但对脆弱的原代细胞往往是致命的,导致大量细胞死亡,严重降低实验效率和可靠性。
慢病毒载体(特别是经过优化的第三代、四代系统)本身的细胞毒性相对较低。虽然高MOI(感染复数)或某些特定病毒制备批次也可能有毒性,但通过精确滴定病毒滴度并优化MOI,可以在保证较高转导效率的同时,将细胞毒性控制在可接受范围内,维持较好的细胞存活率。
3.增殖缓慢
脂质体转染依赖细胞分裂的活跃期,原代细胞通常分裂非常缓慢或不分裂(处于G0期),因此脂质体转染几乎无法实现有效的基因组整合和长期稳定表达,即使瞬时表达效率也可能很低。
慢病毒是逆转录病毒,其基因组是RNA,进入细胞后,在细胞质中会被逆转录成cDNA,主动转运穿过完整的核孔复合体进入非分裂细胞的细胞核,然后,在整合酶的作用下,以相对较高的效率稳定地整合到宿主基因组中。这使得慢病毒能高效感染并稳定整合入分裂和非分裂细胞。