细胞学堂 | 转染技术的选择：瞬时转染VS稳定转染
来源：Pricella 发布时间：2024-12-12 13:00:00
细胞转染作为生命科学领域的一项关键技术，其原理在于，在一定条件下，细胞能够主动或被动地导入外源基因（DNA、RNA）等遗传物质，从而获得新的表型特性。常规转染技术可分为瞬时转染和稳定转染两大类。
本期细胞学堂将对这两种转染方式的原理、操作及转染方法进行全面的比较分析，帮助您轻松选择适合的转染技术，顺利开展实验。
实验原理对比
瞬时转染
指通过特定方法将外源基因（DNA、RNA）导入细胞内，但这些外源遗传物质不会整合到宿主细胞的基因组中。因此，随着细胞的生长和分裂，这些外源基因会逐渐被稀释，最终完全丢失，由外源基因所携带的功能也随之消失。瞬时转染通常用于需要快速、短期内观察外源基因表达效果的实验。
图1. 瞬时转染方式
稳定转染
指通过特定技术将外源基因（DNA）整合到宿主细胞的染色体中，确保目的基因能够在宿主细胞内长期且稳定地表达。在稳定转染的细胞系中，外源基因的表达会被子代细胞持续表达。然而，需要注意的是，外源基因整合到宿主基因组的过程在大多数情况下是随机的，这些步骤确实受到细胞复杂调控机制的影响，导致转染效率相对较低。但通过设计的筛选策略，可获得稳定表达外源基因的细胞株。因此，选择合适的转染策略和筛选方法至关重要。
图2. 稳定转染方式
操作过程对比
瞬时转染与稳定转染在实验步骤上既有相似之处，也存在显著差异，尤其是在实验周期和操作复杂度方面。以下是这两种技术的流程对比（见图3、图4）：
图3. 瞬时转染流程图
图4. 稳定转染流程图
相似之处
细胞准备：都需要选择适当的细胞系，并将其培养至对数生长期，以确保细胞处于最佳状态，便于后续的转染操作。
质粒选择：质粒构建需考虑实验需求，包括质粒大小、元件组成、复制起点及细胞适应性等因素。同时，确保质粒的浓度和纯度符合转染要求。
转染方法选择：根据实验目的和细胞类型，可以选择不同的转染方法，包括物理法（如电穿孔法）、化学法（如脂质体转染法）或生物法（如慢病毒感染法）等。
转染操作：转染操作因所选方法而异。例如，在化学或生物介导的转染中，通常需要将质粒DNA与转染试剂混合形成复合物，然后加入细胞培养液中；而在物理转染方法（如电穿孔法）中，则通常将质粒DNA悬浮在特定缓冲液中，通过电场作用导入细胞。
不同之处
与瞬时转染相比，稳定转染细胞的特有步骤如下：
抗生素筛选：利用抗生素抗性标记筛选出稳定转染的细胞克隆。
克隆选择：从筛选后的细胞群体中挑选单细胞克隆进行扩增，以确保基因能稳定表达。
细胞扩增与验证：通过多轮筛选和实验验证，确认稳定转染细胞的表达情况。
长期维持与监测：定期监测细胞状态，确保基因表达和细胞功能的稳定性。
操作过程对比
细胞由带负电荷的磷脂双分子层构成，形成一道难以穿透大分子物质屏障，尤其是对同样带负电荷的大分子物质（如DNA和RNA，因其具有带负电的磷酸骨架）而言。目前，研究人员已开发出多种转染技术帮助这些大分子穿越这一屏障。这些技术大致可以分为化学法、物理法和生物法三大类。不同转染技术对转染结果的影响显著，且瞬时转染与稳定转染所适用的转染技术也存在明显差异。接下来，我们将详细探讨这些转染技术的适用范围及其之间的差异。
化学方法转染
原理：利用带正电荷载体分子与带负电荷的核酸形成核酸-试剂复合物，并利用细胞内吞作用进入细胞内部。
转染 技术 | 特点 | 主要 应用 |
脂质体转染法 | 适用性广 重复性好 对细胞有选择性 转染效率受细胞类型影响 | 瞬时转染/ 稳定转染 |
磷酸钙法 | 操作简单 重复性差 不能用于原代细胞 | 瞬时转染/ 稳定转染 |
EDAE-葡聚糖法 | 对细胞有一定毒性 一般用于特定细胞 不能用于原代细胞 | 瞬时转染 |
阳离子聚合物（如PEI、PLL等）转染法 | 适用于贴壁细胞和悬浮细胞 血清、抗结团剂等物质会干扰复合物的形成，影响转染效率 | 瞬时转染/ 稳定转染 |
物理方法转染
原理：在细胞膜表面产生一个瞬时的孔从而导入DNA。
转染 技术 | 特点 | 主要 应用 |
电穿孔法 | 适应性广 细胞致死率高 转染DNA需求量大 | 瞬时转染/ 稳定转染 |
显微注射法 | 操作难度高 转染细胞数有限 适用范围窄 | 瞬时转染/ 稳定转染 |
生物学方法转染
原理：利用基因工程病毒转染非病毒基因到细胞。
转染 技术 | 特点 | 主要 应用 |
腺病毒 | 适用于难转染的细胞 特定宿主细胞 需考虑安全因素 | 瞬时转染 |
逆转录病毒 | 适用于难转染的细胞 携带基因不能太大 特定宿主细胞 需考虑安全因素 | 稳定转染 |
慢病毒 | 周期长 特定宿主细胞 | 瞬时转染/ 稳定转染 |
脂质体转染法和阳离子聚合物转染法是目前使用最广泛的转染方式，具有相对较低的细胞毒性。无论采用哪种转染技术，为了获得最优的转染结果，通常都需要对转染条件进行测试和优化。
选择哪一种：瞬时转染VS稳定转染
上文我们介绍了瞬时转染和稳定转染的原理、操作方法及转染技术。在选择转染方式时，还需综合考虑实验的具体需求、成本、时间等因素。
瞬时转染通常在转染后24-96 h内收集细胞，这种方法适合需要快速获得基因表达产物的实验，以及观察目的基因过表达或干扰效果的实验。
相比之下，稳定转染通常需要2-3周甚至更长的时间，更适用于长期药理学研究、基因治疗或需要对基因进行插入、敲除等编辑操作的实验。
综上所述，瞬时转染具有操作简便、耗时短、成本相对较低等优点，适合快速、低成本、短期的实验；而稳定转染虽然操作复杂、耗时较长、成本较高，但其更适用于长期研究、基因治疗和基因功能探索等方向。
以上是关于瞬时转染和稳定转染的原理、操作及转染方法的比较分析，更多细胞培养干货，请持续关注细胞学堂专栏~
