穩(wěn)定表達(dá)細(xì)胞株(穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞株)指能持續(xù)穩(wěn)定表達(dá)特定基因或干擾特定基因表達(dá)的細(xì)胞株。在基因功能的研究中,穩(wěn)定表達(dá)細(xì)胞株彌補(bǔ)了瞬時(shí)感染(或轉(zhuǎn)染)實(shí)驗(yàn)中外源基因表達(dá)時(shí)間短的缺陷,便于長(zhǎng)期觀察蛋白間相互作用以及基因?qū)?xì)胞功能的影響。構(gòu)建穩(wěn)定細(xì)胞株的基本原理是將外源DNA克隆到具有某種抗性(最常用的有新霉素(Neomycin)、殺稻瘟菌素(Blasticidin)、嘌呤霉素(Puromycin)或G418)的載體上,載體被轉(zhuǎn)染到宿主細(xì)胞并整合到宿主染色體中,用載體中所含的抗性標(biāo)志進(jìn)行篩選混合陽(yáng)性克隆(針對(duì)轉(zhuǎn)染效率較高的細(xì)胞株)。有些細(xì)胞株轉(zhuǎn)染效率比較低,混合陽(yáng)性克隆蛋白表達(dá)降低或不均一不明顯,這種情況還需在陽(yáng)性混合克隆的基礎(chǔ)上得到單細(xì)胞長(zhǎng)出的陽(yáng)性單克隆,繼而得到穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細(xì)胞株。
慢病毒感染穩(wěn)定細(xì)胞株構(gòu)建
慢病毒載體(Lentiviral vector,LVs)是在HIV-1病毒基礎(chǔ)上改造而成的病毒載體系統(tǒng),可有效感染并進(jìn)入目的細(xì)胞,對(duì)分裂期細(xì)胞及非分裂期細(xì)胞均具有較高的感染效率。它能高效的將目的基因(或shRNA)導(dǎo)入各種細(xì)胞系。慢病毒載體基因組進(jìn)入細(xì)胞后,在細(xì)胞漿中被其自身攜帶的反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)為DNA,形成DNA整合前復(fù)合體。進(jìn)入細(xì)胞核后,目的基因或轉(zhuǎn)錄shRNA的DNA隨機(jī)整合到細(xì)胞基因組中,整合后的DNA轉(zhuǎn)錄mRNA,回到細(xì)胞漿中表達(dá)目的蛋白或產(chǎn)生RNAi干擾。利用載體中所含的抗性標(biāo)志進(jìn)行篩選,可得到穩(wěn)定表達(dá)或沉默特定基因的細(xì)胞株。
圖1 利用慢病毒產(chǎn)生穩(wěn)定細(xì)胞系的示意圖(Neha Tandon. 2018)
穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞株構(gòu)建方法
(1)細(xì)胞檢測(cè)(細(xì)胞狀態(tài)是否良好、有無(wú)支原體污染等)。
(2)慢病毒包裝及純化:需要一個(gè)穿梭質(zhì)粒(攜帶目的基因) 、一個(gè)或兩個(gè)包裝質(zhì)粒(編碼病毒的核心蛋白、復(fù)制所需的酶和基因表達(dá)調(diào)節(jié)因子等)以及一個(gè)包膜質(zhì)粒(編碼蛋白質(zhì)外殼)。配制轉(zhuǎn)染體系,將質(zhì)粒轉(zhuǎn)染至293T細(xì)胞中,并采用超濾濃縮或超速離心沉淀病毒液。
(3)病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)與藥篩:提前摸索細(xì)胞的最佳MOI值,并對(duì)鋪板細(xì)胞進(jìn)行病毒液感染,如果慢病毒含有熒光蛋白,一般轉(zhuǎn)染48小時(shí)后可見(jiàn)明顯熒光表達(dá)。在轉(zhuǎn)染3-4天后開(kāi)始對(duì)細(xì)胞進(jìn)行加藥篩選。
注:為了達(dá)到最佳的實(shí)驗(yàn)效果,建議在正式實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行3-4種不同MOI值感染預(yù)實(shí)驗(yàn);對(duì)于同種細(xì)胞不同種抗生素或是不同細(xì)胞對(duì)同種抗生素的使用,也建議提前摸索最佳使用濃度。
圖2 我司慢病毒感染細(xì)胞效率實(shí)例
(4)穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞株的檢測(cè):mRNA水平檢測(cè)(我司采用qRT-PCR法)。檢測(cè)合格后,對(duì)細(xì)胞系進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)與凍存保種。
以上步驟為構(gòu)建多克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞系流程,若需構(gòu)建單克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞株,則還需進(jìn)行以下步驟:
① 對(duì)篩選后的多克隆穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞株進(jìn)行流式分選,即分選出單克隆細(xì)胞;
② 單細(xì)胞經(jīng)過(guò)增殖后,繼續(xù)進(jìn)行第二輪篩選;
③ 篩選完成后,收集部分細(xì)胞進(jìn)行mRNA水平檢測(cè),選擇結(jié)果正確的單克隆細(xì)胞凍存保種。
(1)能將外源基因有效整合進(jìn)宿主染色體中,外源基因表達(dá)水平高且穩(wěn)定;
(2)廣泛的宿主,幾乎可以感染所有類(lèi)型的細(xì)胞(可感染分裂和不分裂的細(xì)胞),特別適合質(zhì)粒載體轉(zhuǎn)染效率低的細(xì)胞;
(3)適用范圍廣,可用于體外細(xì)胞系和活體動(dòng)物模型,研究基因和RNAi等;
(4)轉(zhuǎn)導(dǎo)效率高,目的基因整合到宿主細(xì)胞基因組的概率大大增加。
舒桐醫(yī)療科技有限公司擁有豐富的穩(wěn)定細(xì)胞株構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)不同類(lèi)型和轉(zhuǎn)染效率的細(xì)胞以及需要表達(dá)的外源基因的大小,針對(duì)性地選擇病毒感染或者轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)的質(zhì)粒穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的方法進(jìn)行穩(wěn)定表達(dá)細(xì)胞株構(gòu)建。
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參考文獻(xiàn):
Neha Tandon,. et al. Generation of Stable Expression Mammalian Cell Lines Using Lentivirus. Bio Protoc. 2018. 8(21): e3073.
Tomás HA,. et al. LentiPro26: novel stable cell lines for constitutive lentiviral vector production. Scientific Reports. 2018. 8(1):5271.
Ferreira MV,. et al. Progress and perspectivesin the development of lentiviral vector producer cells. BiotechnolJ. 2021. 16(1):2000017.
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