隨著分子生物學和細胞生物學研究的不斷發展，轉染已經成為研究和控制真核細胞基因功能的常規工具。在研究基因功能、調控基因表達、突變分析和蛋白質生產等生物學試驗中，其應用越來越廣泛。
本文將從多方面來深度解讀細胞轉染技術及一系列注意事項！
細胞轉染是指將外源分子導入真核細胞內以改變其基因型或表型能力的一種技術。轉染的主要目的是研究基因的功能或基因產物，通過增強或抑制特定基因在細胞中的表達，並在哺乳細胞中產生重組蛋白。
轉染根據是否能把外源核酸整合到宿主染色體上分為瞬時轉染和穩定轉染。
瞬時轉染：外源性DNA/RNA不整合到宿主染色體中，因此一次宿主細胞中可存在多個拷貝數，產生高水平的表達，但是通常只能維持幾天，多用於啟動子以及其他調控元件的分析。一般在24-96小時內分析結果。核酸類型比較廣泛，質粒DNA、siRNA、miRNA、和mRNA都可進行瞬時轉染。
穩定轉染：通過這種轉染方式外源性DNA既可以整合到宿主染色體中，也可能作為一種游離體存在。外源DNA整合到宿主染色體中概率很小，大約1/10000轉染細胞能整合，通常需要通過一些選擇性標記，得到穩定轉染的同源細胞系。穩定轉染的核酸多為質粒DNA。
細胞轉染方法挺多的，該如何選擇呢？莫急，且看小優將細胞轉染常用的技術及其優缺點給您娓娓道來。
常用的轉染方法有以下幾種：
物理介導：電穿孔法、顯微注射和基因槍
化學介導：磷酸鈣共沉澱法、陽離子聚合物法和脂質體轉染方法
生物介導：病毒介導法
電穿孔是通過高強度的電場作用破壞細胞膜電位，瞬時提高細胞膜的通透性，從而吸收周圍介質中的外源分子。
電穿孔法可適用於所有細胞類型的瞬時和穩定轉染，但是其高電壓脈衝導致細胞致死率非常高，並且對DNA和細胞的用量很大。
這個缺點不僅沒有讓這項技術就此沒落，還促進了它更好的發展。
1998年，市場上第一個有效的、非病毒介導的Nucleofector™ 技術開發成功，可高效轉染傳統方法難以轉染的原代細胞，幹細胞，神經元和細胞系，為疾病研究治療如基因治療，免疫治療和幹細胞生成開發帶來了新的機遇。
Nucleofector™技術是Lonza公司的專利創新技術，是一種改進的電穿孔技術，利用電擊在細胞膜上開個小孔，綜合各種特定細胞轉染程序與轉染液的作用，核酸底物不僅可以進入細胞質，還可直接通過核膜進入細胞核。這使得細胞最高轉染可達99%，而且實現轉染不依賴於細胞的分裂。
① 質粒DNA的轉染效率高達90％，siRNA的轉染效率高達99％。
② 極好的保存轉染細胞的生理狀態和活力。
③ 轉染後不久即可進行轉染分析。
④ 擁有650多種細胞類型特定方案，可直接進行轉染。
⑤ 轉染底物包括DNA，mRNA，miRNA，siRNA，肽或蛋白質。
⑥ 轉染難以轉染的細胞，包括原代細胞，幹細胞，神經元和細胞系，以及貼壁細胞。
⑦ 文獻引用量達8000+篇
⑧ 使用一次性無菌Nucleocuvette™容器降低交叉汙染的風險
⑨ 不同的Nucleofector™平臺具有靈活的擴展功能，設備平臺之間條件的輕鬆轉移，擴展您的研究。
① Nucleofector™設備，包括針對每種優化的細胞類型進行預編程的獨特電參數，可將底物直接遞送至細胞核和細胞質。不同的平臺針對各種應用提供了不同的規格。
② Nucleofector™套件，包含專用的Nucleofector™解決方案和所需試劑耗材。這些充當高轉染效率和細胞生存力的保護環境，同時保持生理相關的細胞狀況。還提供了指定的Nucleofection容器，移液管和螢光陽性對照載體（pmaxGFP™對照載體）。
③ 優化的方案可為最佳核轉染條件提供全面指導，並提供細胞來源，傳代，生長條件和培養基以及轉染後培養的技巧。
需要使用精密的儀器，直接將外源性核酸注射至宿主細胞核內。多用於轉基因，由宿主基因組序列可能發生的重組，缺失，複製或者異位等現象使外源基因嵌入宿主的染色體中。
但是轉染細胞數有限,多用於工程改造或轉基因動物的胚胎細胞。
又名生物彈道技術(Biolistic Technology)，用壓縮氣體(氦或氮等) 動力產生一種冷的氣體衝擊波進入轟擊室，把粘有DNA 的細微金粉打向細胞，穿過細胞壁、細胞膜、細胞質等層層構造到達細胞核，完成基因轉移。
該方法可用於人的表皮細胞，纖維原細胞，淋巴細胞系以及原代細胞，不易毒害細胞，但是轉化效率較低。
藉助於形成一種DNA-磷酸鈣複合物沉澱黏附在細胞膜表面，通過細胞的內吞作用而使DNA被細胞捕獲。沉澱顆粒的大小和質量對於轉染的成功至關重要，也受pH值、鈣離子濃度、DNA濃度、沉澱反應時間、細胞孵育時間等因素影響。
可適用於穩轉瞬轉，操作簡便花費相對較低，但轉染效率低，10-20%，並且重複性很差。
帶正電的聚合物與核酸帶負電的磷酸基團形成帶正電的複合物後與細胞表面帶負電的蛋白多糖相互作用，並通過內吞作用進入細胞。
具有陽離子脂質體的轉染效率高，操作簡單，適用範圍廣，重複性好等特點外，還具有在體內轉染效率高，細胞毒性低等特點。
帶正電的脂質體與帶負電的核酸磷酸基團形成DNA-陽離子脂質體複合物，再與細胞膜上的唾液酸殘基的負電核結合，可能經過內吞作用被導入細胞。
該方法使用簡單，可攜帶大片段DNA，通用於各種類型的裸露DNA或RNA，能轉染各種類型的細胞，轉染效率、轉染的穩定性和可重複性大大提高。但轉染時需要去除血清，血清的缺失會導致細胞毒性增加；轉染效果也隨細胞類型變化大。
實驗步驟：
❤ 在單獨試管中分別稀釋核酸及轉染試劑；
❤ 脂質體與核酸的磷酸骨架結合，形成複合物；
❤ 脂質體上的正電荷有助於複合物與細胞膜結合；複合物通過內吞作用進入胞漿；
❤ 分析細胞瞬時基因表達或沉默情況。
病毒介導法轉染效率特別高，尤其是難以轉染的原代細胞、活體細胞，同時具有細胞毒性很低的優勢。但是，病毒轉染方法的準備程序複雜，構建病毒周期長，環節多，易出錯，費用也高，常常對細胞類型有很強的選擇性，在一般實驗室中很難普及。
1.逆轉錄病毒(RNA)
通過病毒侵染宿主細胞的機制將外源基因整合到宿主細胞的染色體中，導致基因失活或激活癌基因，構建穩轉株。可以用於難轉染的細胞，原代細胞，體內細胞等，但攜帶基因不能太大（<8kb）,,需考慮安全因素。
2.腺病毒(雙鏈DNA)
腺病毒除了卵細胞以外幾乎在所有已知細胞中都不整合到染色體中，因此不會干擾其它的宿主基因。瞬時表達，可以包裝8kb左右外源基因，轉染較容易，但是轉染效率不高。
實驗步驟：
❤ 通過基因克隆生成重組病毒
❤ 採用非病毒法轉染包裝細胞系，擴增並分離得到重組病毒顆粒
❤ 純化並滴定病毒液
❤ 轉導目的細胞（含有病毒特異性的受體）
❤ 去除培養物中的病毒，並加入新鮮培養基
❤ 分析細胞瞬時基因表達或沉默情況
核酸質量
DNA:內毒素會導致轉染效率顯著下降，特別是對內毒素敏感細胞比如原代細胞、懸浮細胞和造血細胞或者想要獲得最高的轉染效率和最低的細胞毒性，因此最好選擇內毒素含量較低的質粒抽提試劑盒。
siRNA: 需合理的計算siRNA的濃度，過多的siRNA會導致細胞毒性甚至死亡。
細胞質量
細胞密度：不同的轉染試劑，對細胞密度的要求不盡相同。在進行不同核酸或不同細胞系的轉染時，需要根據說明書再次優化實驗條件。
細胞狀態：不同細胞使用不同的培養基，血清和其他添加物。高的轉染效率需要細胞保持良好的狀態，通常在轉染前24小時分細胞，這能夠提供正常細胞代謝，增加對外源DNA攝入的可能。除此之外，要保證避免細菌，支原體或真菌的汙染。
轉染方法及轉染試劑
根據所轉染細胞及底物選擇適合的轉染方法及轉染試劑。理想的細胞轉染應該是轉染效率高；毒性低；方法簡單；省時省力。
其實無論採用哪種轉染技術，要獲得最優的轉染結果，可能都需要對轉染條件進行優化（也可以選擇優化好的試劑盒）。影響轉染效率的因素遠不止上述提到的這些，從細胞類型、細胞培養條件和細胞生長狀態，質粒的大小以及轉染方法的操作細節等等，都可能影響到最終的實驗結果。如果有高品質的優化好的操作方案及試劑盒，那就果斷選擇，相信會事半功倍的。最後希望大家都有一個滿意的轉染結果。