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哺乳动物细胞的RNAi技术策略(2)

2020.9.07

1.化学合成
尽管化学合成是最贵的方法,但是却是最方便的――研究人员几乎不需要做什么工作。包括Ambion和Qiagen公司都可以根据用户要求提供高质量的化学合成si 。主要的缺点包括价格高,定制周期长,特别是有特殊需求的。由于价格比其他方法高,为一个基因合成3―4对si s 的成本就更高了,比较常见的做法是用其他方法筛选出最有效的序列再进行化学合成。
最适用于:已经找到最有效的si 的情况下,需要大量si 进行研究
不适用于:筛选si 等长时间的研究,主要原因是价格因素
2.体外转录
通过体外转录的方法可以合成si s,这样的成本相对化学合成法而言比较低,是一种性价比高的筛选si s的好方法。更重要的是采用这种方法能够比化学合成法更快的得到si s。以Silencer si Construction Kit为例,一旦得到DNA Oligo模版(这个还是需要DNA合成的,不过DNA合成的成本就比较低了),只要24小时就可以,不需要等很久。这个方法的不足之处是实验的规模受到限制,虽然一次体外转录合成能提供足够做数百次转染的si s,但是反应规模和量始终有一定的限制。而且和化学合成相比,还是需要占用研究人员相当的时间――毕竟,化学合成只需要定购就可以了。值得一提的是体外转录得到的si s只要较低的浓度就可以达到化学合成si s较高浓度得到的效果(0.5-20 nM vs. 50-100 nM per transfection)
最适用于:筛选si s,特别是需要制备多种si s,化学合成的价格成为障碍时。
不适用于:实验需要大量的,一个特定的si 。长期研究。
3.用RNase III 消化长片断双链制备si
其他制备si 的方法的缺陷是需要设计和检验多个si 序列以便找到一个有效的si 。而用这种方法――制备一份混合有各种si s “混合鸡尾酒” 就可以避免这个缺陷。这个方法是选择通常是200―1000碱基的靶m 模版,用体外转录的方法制备长片断双链ds ,然后用RNase III (or Dicer) 在体外消化,得到一众si s“混合鸡尾酒”。在除掉没有被消化的ds 后,这个si 混合物就可以直接转染细胞,方法和单一的si 转染一样。由于si 混合物中有许多不同的si s,通常能够保证目的基因被有效地抑制。
ds 消化法的主要优点在于可以跳过检测和筛选有效si 序列的步骤,为研究人员节省时间和金钱(注意:通常用 se III通常比用Dicer要便宜)。不过这种方法的缺点也很明显,就是有可能引发非特异的基因沉默,特别是同源或者是密切相关的基因。现在多数的研究显示这种情况通常不会造成影响。Ambion公司曾经用它的Silencer si Cocktail Kit(RNase III)试剂盒成功关闭几个基因,包括c-fos, GAPDH, La,-actin, 和Ku-70。
最适用于:快速而经济地研究某个基因功能缺失的表型
不适用于:长时间的研究项目,或者是需要一个特定的si 进行研究,特别是基因治疗
体内表达
前面的3种方法主要都是体外制备si s,并且需要专门的转染试剂将si s转到细胞内。而采用si 表达载体和基于PCR的表达框架则属于:从转染到细胞的DNA模版中在体内转录得到si s。这两种方法的优点在于不需要直接操作。
4. si 表达载体
多数的si 表达载体依赖3种聚合酶III 启动子(pol III)中的一种,操纵一段小的发夹si 在哺乳动物细胞中的表达(1 4)。这3类启动子包括大家熟悉的人源和鼠源的U6启动子和人H1启动子。之所以采用 pol III启动子是由于它可以在哺乳动物细胞中表达更多的小分子,而且它是通过添加一串(3到6个)U来终止转录的。要使用这类载体,需要订购2段编码短发夹序列的DNA单链,退火,克隆到相应载体的pol III 启动子下游。由于涉及到克隆,这个过程需要几天的时间,同时也需要经过测序以保证克隆的序列是正确的。不过幸好载体容易大量扩增,这个优点足以弥补所有缺陷,特别是当载体在实验中确实有效的时候。
毫无疑问,si 表达载体的优点在于这是众多方法中唯一可以进行长期研究的方法――带有抗生素标记的载体可以在细胞中持续抑制靶基因的表达,持续数星期甚至更久。即使是对转染带有筛选标记质粒的细胞进行瞬时筛选,也有助于富集带质粒的细胞。这也可以帮助解决一些难转染的细胞由于转染效率低造成的问题。

最近多个厂家开始研究逆转录病毒和其他病毒载体用于si 表达,其优势在于可以直接高效率感染细胞进行基因沉默的研究,避免由于质粒转染效率低而带来的种种不便。
最适用于:已知一个有效的si 序列,需要维持较长时间的基因沉默,或者需要用抗生素筛选能表达si 的细胞。长期研究。
不适用于:筛选si 序列(其实主要是指需要多个克隆和测序等较为费时、繁琐的工作)。


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