細胞學堂 | 轉染技術的選擇：瞬時轉染VS穩(wěn)定轉染

細胞轉染作為生命科學領域的一項關鍵技術，其原理在于，在一定條件下，細胞能夠主動或被動地導入外源基因（DNA、RNA）等遺傳物質，從而獲得新的表型特性。常規(guī)轉染技術可分為瞬時轉染和穩(wěn)定轉染兩大類。

本期細胞學堂將對這兩種轉染方式的原理、操作及轉染方法進行全面的比較分析，幫助您輕松選擇適合的轉染技術，順利開展實驗。

一、實驗原理對比

瞬時轉染指通過特定方法將外源基因（DNA、RNA）導入細胞內，但這些外源遺傳物質不會整合到宿主細胞的基因組中。因此，隨著細胞的生長和分裂，這些外源基因會逐漸被稀釋，最終完全丟失，由外源基因所攜帶的功能也隨之消失。瞬時轉染通常用于需要快速、短期內觀察外源基因表達效果的實驗。

圖1. 瞬時轉染方式

穩(wěn)定轉染：指通過特定技術將外源基因（DNA）整合到宿主細胞的染色體中，確保目的基因能夠在宿主細胞內長期且穩(wěn)定地表達。在穩(wěn)定轉染的細胞系中，外源基因的表達會被子代細胞持續(xù)表達。然而，需要注意的是，外源基因整合到宿主基因組的過程在大多數情況下是隨機的，這些步驟確實受到細胞復雜調控機制的影響，導致轉染效率相對較低。但通過設計的篩選策略，可獲得穩(wěn)定表達外源基因的細胞株。因此，選擇合適的轉染策略和篩選方法至關重要。

圖2. 穩(wěn)定轉染方式

二、操作過程對比

瞬時轉染與穩(wěn)定轉染在實驗步驟上既有相似之處，也存在顯著差異，尤其是在實驗周期和操作復雜度方面。以下是這兩種技術的流程對比（見圖3、圖4）：

相似之處

01、細胞準備：都需要選擇適當的細胞系，并將其培養(yǎng)至對數生長期，以確保細胞處于最佳狀態(tài)，便于后續(xù)的轉染操作。

02、質粒選擇：質粒構建需考慮實驗需求，包括質粒大小、元件組成、復制起點及細胞適應性等因素。同時，確保質粒的濃度和純度符合轉染要求。

03、轉染方法選擇：根據實驗目的和細胞類型，可以選擇不同的轉染方法，包括物理法（如電穿孔法）、化學法（如脂質體轉染法）或生物法（如慢病毒感染法）等。

04、轉染操作：轉染操作因所選方法而異。例如，在化學或生物介導的轉染中，通常需要將質粒DNA與轉染試劑混合形成復合物，然后加入細胞培養(yǎng)液中；而在物理轉染方法（如電穿孔法）中，則通常將質粒DNA懸浮在特定緩沖液中，通過電場作用導入細胞。

不同之處

與瞬時轉染相比，穩(wěn)定轉染細胞的特有步驟如下：

01、抗生素篩選：利用抗生素抗性標記篩選出穩(wěn)定轉染的細胞克隆。

02、克隆選擇：從篩選后的細胞群體中挑選單細胞克隆進行擴增，以確保基因能穩(wěn)定表達。

03、細胞擴增與驗證：通過多輪篩選和實驗驗證，確認穩(wěn)定轉染細胞的表達情況。

04、長期維持與監(jiān)測：定期監(jiān)測細胞狀態(tài)，確保基因表達和細胞功能的穩(wěn)定性。

操作過程對比

細胞由帶負電荷的磷脂雙分子層構成，形成一道難以穿透大分子物質屏障，尤其是對同樣帶負電荷的大分子物質（如DNA和RNA，因其具有帶負電的磷酸骨架）而言。目前，研究人員已開發(fā)出多種轉染技術幫助這些大分子穿越這一屏障。這些技術大致可以分為化學法、物理法和生物法三大類。不同轉染技術對轉染結果的影響顯著，且瞬時轉染與穩(wěn)定轉染所適用的轉染技術也存在明顯差異。接下來，我們將詳細探討這些轉染技術的適用范圍及其之間的差異。

化學方法轉染

原理：利用帶正電荷載體分子與帶負電荷的核酸形成核酸-試劑復合物，并利用細胞內吞作用進入細胞內部。

物理方法轉染

原理：在細胞膜表面產生一個瞬時的孔從而導入DNA。

生物學方法轉染

原理：利用基因工程病毒轉染非病毒基因到細胞。

脂質體轉染法和陽離子聚合物轉染法是目前使用最廣泛的轉染方式，具有相對較低的細胞毒性。無論采用哪種轉染技術，為了獲得最優(yōu)的轉染結果，通常都需要對轉染條件進行測試和優(yōu)化。

四、選擇哪一種：瞬時轉染VS穩(wěn)定轉染

上文我們介紹了瞬時轉染和穩(wěn)定轉染的原理、操作方法及轉染技術。在選擇轉染方式時，還需綜合考慮實驗的具體需求、成本、時間等因素。

瞬時轉染通常在轉染后24-96 h內收集細胞，這種方法適合需要快速獲得基因表達產物的實驗，以及觀察目的基因過表達或干擾效果的實驗。

相比之下，穩(wěn)定轉染通常需要2-3周甚至更長的時間，更適用于長期藥理學研究、基因治療或需要對基因進行插入、敲除等編輯操作的實驗。

綜上所述，瞬時轉染具有操作簡便、耗時短、成本相對較低等優(yōu)點，適合快速、低成本、短期的實驗；而穩(wěn)定轉染雖然操作復雜、耗時較長、成本較高，但其更適用于長期研究、基因治療和基因功能探索等方向。

以上是關于瞬時轉染和穩(wěn)定轉染的原理、操作及轉染方法的比較分析，更多細胞培養(yǎng)干貨，請持續(xù)關注細胞學堂專欄~