【细胞生物学原创系列三】基因的导入
在完成了基本的细胞培养、使细胞达到较好的状态后，下一步就是将外源的核酸分子导入到细胞中，以观察、检测其对细胞状态产生的影响。
转染是细胞实验最常见的基因导入技术，是将外源核酸分子（DNA或RNA等）导入到哺乳动物细胞内的技术。随着分子生物学和细胞生物学研究的不断发展，转染已经成为研究和控制真核细胞基因功能的常规工具。在研究基因功能、调控基因表达、突变分析和蛋白质生产等生物学试验中应用越来越广泛。常见的将外源核酸导入到细胞内的转染方法有：化学转染法（脂质体/非脂质体转染/PEI转染），电转染（物理转染法）和病毒转染法（逆转录病毒和腺病毒介导）。下面就这几类方法中比较常见的进行一下介绍。
1. 化学转染法
这类方法一般是以化学材料包裹核酸分子，并将其转运至细胞内的过程。以常见的脂质体\非脂质体转染法为例，其原理主要在于材料表面带有正电荷，能与DNA的磷酸根通过静电作用将DNA分子包裹入内，形成DNA－脂质复合物，这个复合物同时也能被表面带负电荷的细胞膜所吸附，再通过细胞的内吞作用将外源的DNA分子传递进入细胞内，形成包涵体或进入溶酶体。进入溶酶体的DNA分子，会被溶酶体降解掉，从而失去其作用；另一部分DNA分子能从包涵体内释放，并进入细胞质中，经过一系列的传递过程，再进入细胞核内，进行转录和表达。非脂质体转染法原理与脂质体转染法基本一致，但非脂质体主要为一些阳离子聚合物，其分子相对更小，对于细胞的毒性作用也更小，更容易被细胞所吸收。全式金公司的TransIntroTM EL Transfection Reagent （ FT201 ），就是这样一款非脂质体转染试剂。适用于将DNA、RNA转入真核细胞；该转染试剂转染效率高，对原代细胞和难转细胞也能得到较好效果，细胞毒性极低，转染时可以有血清和抗生素的存在；对贴壁细胞和悬浮细胞均可转染。
这类方法的优点主要在于操作简单，对于技术操作要求不高，且对于很多永生化的细胞系的转染效率可以符合实验者的需求。其缺点主要在于有些类型的脂质体对于一些细胞毒性较大，转染后死亡较多；且对于很多终末分化的细胞转染效率不是很理想。
2. 物理转染法
这类方法主要以电转染法为主，原理是通过瞬时高脉冲电压作用于细胞几微秒到几毫秒之后，破坏细胞膜的电位，在细胞膜上暂时形成小孔或开口，把大分子如DNA等导入细胞并最终进入细胞核的技术。电击所产生的小孔是可以自发恢复的，但前提是电击所使用的脉冲电压和这个过程中所产生的热量是细胞所能承受的。电转染法对于转染条件要求较高，很多条件，如：电转的电压、持续时间、细胞类型、质粒的构象、温度等均会对电转效率产生影响。电转条件不合适，容易造成转染效率降低甚至细胞大量死亡。由于是物理打孔的方法效率相对较高，所以这种方法对于一些比较难转染的原代细胞应用较多。目前市面上已有商品化的电转染仪，对于常见的细胞，有些厂家也给出了推荐的转染条件。
这类方法的优点主要在于能将外源核酸分子导入大量的细胞中，如果长期大量做同一种细胞，且条件摸索成熟后，成本较低，操作速度也较快；可用于转染的细胞种类也较多。电转染法的缺点也比较明显：不同的细胞可能需要不同的转染条件，摸索条件所需要的时间和工作量较大；细胞电击的过程中有可能造成细胞的大量死亡；电击转染法需要的细胞量相对较多。
3. 病毒转染法
病毒转染法是一种通过病毒将目的基因导入到细胞的方法，侵染细胞所使用的病毒为实验室内组装，其组装元件分布于不同的病毒包装载体上。由于包装病毒的载体中设计有实验所需要的目的基因，故在包装完成的病毒中会含有这些基因。然后将包装完成的病毒去侵染靶细胞，从而达到将基因导入到细胞内的目的。由于病毒对于靶细胞的侵染效率较高，故对于一些较难转染的细胞，如原代细胞、干细胞、不分化的细胞等，能大大提高目的基因转导效率。由于病毒的繁殖和变异能力都较强，并且有些病毒（如HIV）对于人有感染性，故实验中所使用的包装病毒的载体组装的病毒均为复制缺陷型，理论上不具有二次侵染能力。用于基因导入实验的病毒种类较多，其中有一类为逆转录病毒，其侵染靶细胞后，目的基因整合到宿主细胞基因组的几率大大增加，这就为RNA干扰，蛋白功能解析以及报告基因的研究提供了一个有利的途径。同时由于逆转录病毒的整合性，在进行稳转细胞株的筛选方面，会比普通的转染筛选效率要高很多；同时也可以为活体动物模型实验提供高质量的包含目的基因的病毒液，方便制备转基因模型动物。
