文末有彩蛋 | 干细胞转染利刃：jetOPTIMUS®轻松解决难转染细胞问题

2022-09-22 20:48:06, PolyPlus

转染是细胞生物学常用的试验技术，通过将外源核酸导入细胞，进行蛋白表达和基因功能研究，是研究细胞和动物模型的重要工具。常用的转染方法有物理方法，生物方法和化学方法。

化学转染是最简单的细胞转染方法，具有高效、操作简单、重复性好，成本低的特点

拥有超过20年的核酸转染经验，Polyplus-transfection®开发了一系列基于PEI的阳离子转染试剂，产品线覆盖了生命科学研究，生物制品制造，基因和细胞治疗以及活体转染。

基于化学的转染方式PEI

PEI带正电，可以包裹带负电荷的核酸，形成核酸-聚合物的复合物，在静电作用下贴附在细胞膜上，然后通过内吞作用进入细胞。随后经质子海绵作用，内涵体在细胞质中释放DNA。当有丝分裂过程中核膜消失时，质粒大多到达细胞核。PEI转染对细胞的毒性更小，因为不会改变膜的通透性，能够维持细胞良好的状态。通过在大量细胞上的验证，PEI具有卓越的转染效率。

除了转染效率高，细胞活率高，PEI用作转染试剂还有更多的优点（详细内容，请阅读转染方法详解！jetPRIME转染效率一览）

1）可以兼容血清和抗生素，转染前后不用换液

2）操作更加便捷

3) 经济高效，质粒用量和转染试剂用量小

有时候我们会遇到一些难转染的细胞，为了提高转染效率， Polyplus开发了最新代DNA转染试剂jetOPTIMUS® 针对各种难转染原代细胞和细胞系，如干细胞，原代细胞，神经细胞及iPSC等，都能达到很高的转染效率; 提高转染效率的同时，jetOPTIMUS®还具有高性价比，使用更少量的转染试剂和DNA。

通常，贴壁细胞（如肿瘤细胞系等）比悬浮细胞（如淋巴细胞等）容易转染；增殖速度快的细胞比处于静止期的细胞容易转染；而细胞系比原代细胞更易转染。

jetOPTIMUS®: 最佳的DNA转染试剂

转染效率极高优于主要的竞争者

按照标准操作手册在几种细胞系上进行转染

更少的转染试剂和DNA用量

同样，基于阳离子聚合物 jetOPTIMUS®还具有毒性小、细胞活率高和操作方便兼容血清抗生素，转染前后无需换液等优点

非常温和能够保持良好的细胞活率和细胞形态

按照标准操作手册在Vero细胞上进行转染

案例分析

jetOPTIMUS® 在难转染干细胞中的转染效率

干细胞被认为是用于建立模型和修复细胞功能的最强大和灵活的细胞类型。确实，干细胞目前被用于基础和转化研究的几乎任何领域，如药物筛选，细胞疗法，疾病建模，毒理学和基因组编辑研究1。重要的是，其中许多技术依赖于将遗传和/或基于蛋白质的物质成功引入干细胞，例如CRISPR / Cas9基因编辑。然而，众所周知，干细胞特别是多功能细胞（即能够产生任何体细胞类型的细胞）特别难以转染2。干细胞转染的最大挑战是细胞死亡，在非病毒和病毒递送方法都有报道2。并且，由于对细胞死亡的敏感性和快速自我更新，干细胞的转染效率会低于其他细胞类型。

研究人员根据其应用的最终要求, 稳定转染或瞬时转染，以及成本/时间效益的平衡来评估不同的递送方法，从而应对这些挑战。显然，当涉及到难转染的干细胞时，一种方法并不适合所有的情况。例如，对于大的遗传物质的永久表达，AAV载体系统是最优的。同样，当细胞悬浮和更长的恢复时间是可能的，核转染是优选的。然而，对于快速的、瞬时的、经济的贴壁细胞转染，特别是在高通量和概念验证筛选中，基于化学的递送将是理想的选择。值得注意的是，一种瞬时、经济且无毒的转染试剂也可用于诊断，特别是CRISPR-cas9被提议作为感染性疾病（如SARS-CoV-23）的精确的替代诊断工具。

为了体现化学方法进行基因转染的好处，理想的试剂需要达到高转染效率（干细胞高于50%），同时最大限度地减少任何干细胞常见的细胞活率问题。在这里，我们报告了基于化学的转染试剂 jetOPTIMUS® 在三种难以转染的干细胞中的转染效率表现：间充质干细胞（hMSCs）、小鼠胚胎干细胞（mESC）和人诱导多功能干细胞（hiPSC）。并且，我们还评估了 jetOPTIMUS® 对在几款常用的商业培养体系中培养的 hPSC 的转染效率。

1. jetOPTIMUS®确保在原代间充质干细胞的多次传代中具有高转染效率

图1：在连续培养四代的原代人间充质干细胞（hMSC）中使用jetOPTIMUS®转染eGFP质粒。24小时后，通过流式细胞分析转染效率。

2. jetOPTIMUS®在小鼠胚胎干细胞中实现了 60% 以上的转染效率，且不影响细胞活率

图2 A：在原代mESCs中用jetOPTIMUS®转染eGFP质粒后24小时，通过流式细胞术分析转染效率。图2 B：在原代mESCs中用jetOPTIMUS®转染eGFP质粒24小时后，通过流式细胞术评估细胞活率。

3. jetOPTIMUS® 在hiPSCs中转染效率高达 80%

图3 A：在hiPSCs中用jetOPTIMUS®转染eGFP质粒24小时后，通过流式细胞分析评估转染效率。图3 B：eGFP质粒转染24小时后，hPSC中的GFP表达和相应的相图。

4. 在多种 hiPSCs 培养基和基质中评估jetOPTIMUS® 的转染效率

表1 A：jetOPTIMUS®在几种商业干细胞培养基中培养的hiPSCs的转染效率，从最高到最低。

表1 B：jetOPTIMUS®在用几种商业干细胞基质胶培养的hiPSCs中的转染效率，从最高到最低。

结论

在这里，我们证实了jetOPTIMUS®在原代hMSCs中可实现稳定的转染效率，且在小鼠和人多功能干细胞中达到更高的效率，而不会诱导细胞死亡。此外，我们报告了一组常用的最适合与jetOPTIMUS®配合使用的hiPSCs培养基和基质胶。总之，jetOPTIMUS® 转染试剂在难转染的原代 hMSCs、mESC 和iPSCs中显示出稳健的、无毒性的和高效的基因递送。

参考文献

1. Liu G, David BT, Trawczynski M, Fessler RG. Advances in Pluripotent Stem Cells: History, Mechanisms, Technologies, and Applications. Stem Cell Rev Rep. 2020;16(1):3-32. doi:10.1007/s12015-019-09935-x

2. Yamoah MA, Thai PN, Zhang XD. Transgene Delivery to Human Induced Pluripotent Stem Cells Using Nanoparticles. Pharmaceuticals (Basel). 2021;14(4):334. Published 2021 Apr 6. doi:10.3390/ph14040334

3. Kaminski MM, Abudayyeh OO, Gootenberg JS, Zhang F, Collins JJ. CRISPR-based diagnostics. Nat Biomed Eng. 2021;5(7):643-656. doi:10.1038/s41551-021-00760-7

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Polyplus-transfection®

Polyplus-transfection^®是一家专业的生物技术公司，专注于为生命科学研究、体内转染、生物制品制造以及细胞和基因治疗的客户提供创新的核酸递送解决方案。Polyplus-transfection^®拥有近20年的转染经验，所开发的转染试剂可满足处于各个阶段的客户，从科学研究，到初期工艺开发，到临床前研究以及临床试验以及商业化。

公司开发的用于基因治疗和细胞治疗领域的病毒载体生产试剂PEIpro^®系列产品已经越来越广泛的应用到了众多的临床试验中并成为了行业的金标准。其中PEIpro^®-GMP是市面上第一款完全GMP级转染试剂。