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阳离子脂质体转染效率的主要影响因素 2013/1/16
   

魏云波1    2  刘书花1  徐清忠11.山东省分析测试中心  济南  2500142.山东省地质环境监测总站  济南  250014

摘要:基因治疗的关键问题是选择合适的载体将外源基因有效保护,并完成穿膜入胞-入核-表达这一完整传递过程。其中,传递载体的转染效率高低对基因治疗有重要意义。本文对影响阳离子脂质体这一重要非病毒基因表达载体转染效率的多种因素进行了综述。

关键词:阳离子脂质体  转染效率  细胞  基因

中图分类号: R94       文献标识码: B          文章编号:

 

加强基因/药物的靶向治疗,进行严重威胁着人类健康重大疾病的防治研究,是我国经济发展及健康研究的重中之重 [1]。基因治疗的关键问题是选择合适的载体将外源基因有效保护,并完成穿膜入胞-入核-表达这一完整过程。目前研究的基因载体主要包括病毒载体和非病毒载体两大类[2],而非病毒载体中的阳离子脂质体以其免疫原性低、细胞毒性低、与外源基因结合能力强、可大规模制备等特点,被广泛应用于基因转染治疗研究中。其中,提高阳离子脂质体转染效率是有效应用阳离子脂质体的关键[3]。本文将对影响阳离子脂质体转染效率的因素进行了综述。

1 阳离子脂质体结构、外源基因种类及脂质体/基因的比例

阳离子脂质体与外源基因(带负电荷)直接混合即可通过静电作用得到稳定的复合物(lipoplex),且不受该外源基因分子大小的限制。不同制备方法制成的阳离子脂质体脂质成分对其转染效率影响较大,脂质复合物的分子构象变化、正/负电荷比例及相互作用方式也对转染效率有影响,特别是脂质复合物形成不同构象变化以避免核酸酶降解[4]。另外,相同阳离子脂质体对不同外源基因的转染效率也有所不同,一般认为,环状DNA的转染效率高于线状DNA,越小的基因其转染效率越高[3]。目前实验中最常用的绿色荧光蛋白GFP基因比较容易转染,但一个高效的基因传递载体必须能有效结合多种基因并具有高效的转染效率及稳定性。

2 目的细胞的种类与状态

不同目的细胞对阳离子脂质体转染效率影响很大。目前研究表明,转染肿瘤细胞相对容易,而转染正常体细胞系细胞的能力就有所下降,原代培养的细胞及干细胞难度更大。上述问题可能与目的细胞的细胞增殖能力和细胞周期有关,转染后细胞的增殖能力是否正常,细胞生长是否旺盛是转染效率高低的关键。肿瘤细胞由于其自身增殖能力强,故转染效率高。因此,转染过程中应该选择对数期细胞进行细胞转染实验。

3 阳离子脂质复合物穿膜过程及入胞前后的稳定性

通过静电作用结合后,脂质复合物继续通过静电作用吸附在细胞表面,经由细胞膜的融合或细胞内吞作用完成穿膜过程。此过程易受到溶酶体影响形成包涵体,或被各种核酸酶所降解。该穿膜过程也与转染浓度和转染时间有关,过量的脂质复合物会在细胞表面沉积并产生细胞毒性作用,转染时间过短或过长也会对转染效率产生影响。而阳离子脂质复合物在入胞前后也易受到血液中某些蛋白(体外培养中主要指血清)的影响,部分或全部中和脂质复合物的正电荷,从而使其分解。因此,保持阳离子脂质复合物的稳定性对于提高转染效率有重要的意义[13]

4 阳离子脂质复合物入核过程与基因表达

阳离子脂质复合物的入核方式目前有两种推论,即吸附于核膜-融合-外源基因进入或在细胞内分解并释放外源基因后入核。这两种推论的关键在于外源基因的有效释放,而这与pH及阳离子脂质体的溶解性有关。但基因入核及表达的机理有待于进一步研究。

目前,阳离子脂质体的转染效率和靶向性仍较低,需着重研究其设计制备方式及影响其转染效率的因素,设计出细胞毒性低,转染效率高,与多种外源基因均可稳定结合并有效释放的高效阳离子脂质体,提高其在基因治疗过程中的作用,为发展我国基因治疗领域各产业奠定基础。

参考文献

[1]Mintzer M Simanek E. Nonviral Vectors for Gene Delivery[J]. Chem. Rev2009109: 259-302.

[2]Miller AAmphiphilic Dendrimers: Novel Self-Assembling Vectors for Efficient Gene Delivery Angew[J]ChemIntEd199837:1769-1785.

[3]杨硕晔,陈西敬.阳离子脂质体用做基因传递载体的研究进展[J].中国新药杂志,20101920):1866-1870.

[4]陈彦祥,乔卫红,刘栋良,李宗石.阳离子脂质体的转染机制及转染效率影响因素[J].生物工程学报,2007235):776-780.

 
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