在免疫細胞電轉實驗中,經常會看到幾種不同的遞送載荷:
mRNA、質粒DNA以及CRISPR/Cas9 RNP。
它們都可以通過電轉進入細胞,因此對于剛接觸這類技術的人來說,很容易產生一個疑問:
既然都能電轉,為什么實驗方案不能直接通用?
原因在于,電轉只是遞送方式,而mRNA、DNA和RNP本身是三種性質和功能明顯不同的“貨物"。
載荷不同,進入細胞以后需要完成的任務不同,對電轉體系的要求自然也會發生變化。
mRNA可以簡單理解為細胞進行蛋白質合成時使用的一份信息模板。
當外源mRNA通過電轉進入細胞質后,可以利用細胞自身的翻譯系統合成目標蛋白。
它的一個明顯特點就是:
起效相對快速,同時表達通常具有一定的時效性。
因此,在T細胞和NK細胞工程研究中,mRNA電轉經常用于瞬時表達某種受體或者功能蛋白。
例如,研究人員如果希望快速觀察某個蛋白表達后是否會改變T細胞或NK細胞的功能,就可以考慮通過mRNA電轉完成初步驗證。
由于mRNA并不是存在于細胞內,隨著分子降解和細胞代謝,目標蛋白表達通常也會逐漸下降。
所以,mRNA比較適合需要短期表達或者快速功能驗證的研究場景。
質粒DNA與mRNA最大的區別之一,是進入細胞后的表達路徑不同。
mRNA進入細胞質以后即可參與蛋白翻譯,而質粒DNA要實現目標基因表達,還需要經歷更多胞內過程。
因此,對于原代免疫細胞來說,DNA電轉通常需要更加關注遞送效率和細胞耐受之間的平衡。
另一方面,外源DNA進入細胞之后,也可能被細胞自身的相關感知系統識別,從而影響細胞狀態。
所以在優化質粒DNA電轉時,不能只關注電轉參數。
DNA使用量、緩沖體系、細胞狀態以及電轉后的恢復培養,都可能影響最終效果。
這也是為什么同一種T細胞,mRNA電轉條件表現不錯,并不意味著原封不動換成質粒DNA還能獲得相同結果。
CRISPR/Cas9 RNP是目前免疫細胞基因編輯研究中比較常見的一類載荷。
RNP可以簡單理解為Cas蛋白和向導RNA預先形成的功能復合物。
也就是說,在進入細胞之前,基因編輯所需要的關鍵“工具"已經組裝完成。
當RNP通過電轉進入細胞之后,可以較快參與目標基因的識別和編輯。
因此,在T細胞、NK細胞以及其他原代細胞的CRISPR研究中,經常能夠看到RNP電轉方案。
例如研究人員可以通過Cas9 RNP電轉,對T細胞中特定基因進行敲除,然后進一步觀察基因改變對細胞功能產生的影響。
相比先遞送DNA再由細胞表達編輯蛋白,直接遞送RNP的思路更加直接,因此成為許多非病毒免疫細胞基因編輯研究中的常見路線。
從電轉角度來看,不同載荷的大小、結構、電荷以及濃度都存在差異。
這些因素都會影響電轉體系中的遞送行為。
所以,即使使用相同的細胞,只要把遞送物從mRNA換成DNA,或者從mRNA換成CRISPR RNP,最佳工藝窗口就可能發生變化。
因此,在建立免疫細胞電轉方案時,更科學的命名方式不是籠統地寫:
“T細胞電轉方案"。
而應該進一步明確成:
“T細胞mRNA電轉方案";
“T細胞CRISPR RNP電轉方案";
“NK細胞mRNA電轉方案";
或者“NK細胞基因編輯電轉方案"。
只有將細胞類型和載荷類型同時明確,實驗條件才更具有參考價值。
答案取決于研究目標。
如果希望短時間內表達一種蛋白,并快速觀察細胞功能變化,可以考慮mRNA。
如果實驗體系需要使用質粒載體進行表達或者開展進一步工程化研究,則可能涉及質粒DNA。
如果目標是直接進行特定基因的CRISPR編輯,則RNP是目前常見的遞送形式之一。
因此,選擇電轉載荷之前,真正應該先問的并不是:
“哪一種轉染率最高?"
而是:
我最終希望這批免疫細胞發生什么變化?
先明確需要的是短期表達、基因編輯還是其他細胞工程目標,再選擇相應的載荷和電轉方式,整個實驗設計會更加清晰。
免疫細胞電轉的價值并不在于單純“把東西送進去"。
真正重要的是:
把適合的分子送入適合的細胞,并最終實現預期的生物學功能。
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