Трансфекція

Трансфекцію на основі хімічних речовин можна розділити на кілька видів: циклодекстрин,[7] полімери,[8] ліпосоми або наночастинки[9] (з хімічною або вірусною функціоналізацією або без неї. Дивіться нижче).

• Одним з найдешевших методів є використання фосфату кальцію, вперше описаного Ф. Л. Гремом та А. Дж. Ван дер Ебом у 1973 р.[10] (див. Також[11]). Сольовий розчин, з використанням буферного агенту HEPES (HeBS), що містить іони фосфату, поєднують з розчином хлориду кальцію, що містить ДНК, яка підлягає трансфекції. Після їх поєднання, утворюється дрібний осад позитивно зарядженого кальцію та негативно зарядженого фосфату, зв'язуючи ДНК, яка буде локалізована на його поверхні. Потім суспензію осаду додають до клітин, які підлягають трансфекції (зазвичай це культура клітин, вирощена в моношарі). Осад потрапляє до клітин-мішеней, разом з ним доставляється і ДНК. На сьогодні конкретні механізми потрапляння осаду та ДНК до клітин-мішеней не є до кінця зрозумілими. Завдяки використанню даного методу було здійснена ідентифікація багатьох онкогенів.[12]
• Інші методи використовують високорозгалужені органічні сполуки, так звані дендримери, щоб зв'язати ДНК і доставити її в клітину-мішень.
• Іншим методом є використання катіонних полімерів, таких як DEAE-декстран або поліетиленімін (PEI). Негативно заряджена ДНК зв'язується з поліелектролітом, а їх комплекс захоплюється клітиною за допомогою ендоцитозу .
• Ліпофекція (або ліпосомна трансфекція) — це техніка, що застосовується для введення генетичного матеріалу в клітину за допомогою ліпосом, які є везикулами, що легко зливаються з клітинною мембраною, оскільки вони побудовані з ліпідного бішару .[13] Ліпофекція зазвичай використовує позитивно заряджений (катіонний) ліпід (катіонні ліпосоми або суміші) для формування агрегату з негативно зарядженим (аніонним) генетичним матеріалом.[14] Ця технологія трансфекції реалізує ті ж цілі, що й інші біохімічні підходи з використанням полімерів, DEAE-декстрану, фосфату кальцію та електропорації . Ефективність ліпофекції можна підвищити, для цбого використовують тепловий шок.[15]
• Fugene — це серія широко використовуваних фірмових неліпосомних реагентів для трансфекції, здатних безпосередньо заразити широкий спектр клітин з високою ефективністю та низькою токсичністю.[16][17][18][19]

Електропоратор з квадратними хвилями та експонентними формами розпаду для in vitro та in vivo культур клітин та 96-лункових застосувань для електропорації. Виробник BTX Гарвардський апарат, Holliston MA, США.

• Електропорація (генний електротрансфер) — популярний метод, де тимчасове підвищення проникності клітинної мембрани досягається завдяки впливу на клітину короткими імульсами електричного поля.
• Cell squeezing — це метод, описаний у 2012 році Армоном Шареєм, Робертом Лангер та Клавсом Дженсеном у MIT. Це дозволяє доставляти молекули в клітини через деформацію клітинної мембрани. Представляє собою мікрофлюїдну платформу з високою пропускною здатністю для внутрішньоклітинної доставки. Це знижує ймовірність токсичності або нецільового впливу, оскільки не покладається на екзогенні матеріали чи електричні поля.[20]
• Сонопорація використовує ультразвук високої інтенсивності для утворення пор в мембранах клітин. Явище утворення пор пояснюється головним чином кавітацією газових бульбашок, що взаємодіють із сусідніми клітинними мембранами.
• Оптична трансфекція — метод, який використовує крихітний (~ 1 мікрометр) за діаметром отвір в мембрані клітини-мішені, який утворюється завдяки впливу на мембрану сфокусованим лазерним променем. Цю методику вперше описали у 1984 році Tsukakoshi та ін. У цій техніці обробляється одна клітина за раз, що робить її особливо корисною для аналізу одиночних клітин.
• Злиття протопластів — це техніка, у якій трансформовані бактеріальні клітини обробляються лізоцимом з метою видалення клітинної стінки. Після цього фузогенні агенти (наприклад, вірус Сендая, PEG, електропорація) використовуються для злиття протопласта, що несе ген інтересу, з цільовою клітиною-мішенню. Основним недоліком цього методу є те, що бактеріальні компоненти також можуть неспецифічно потрапляти до клітини-мішені.
• Імпалефекція — це метод введення ДНК, зв'язаної з поверхнею нановолокон, які переносяться в клітину-мішень. Цей підхід також може бути реалізований з масивами нановолокон, які вводяться у велику кількість клітин.
• Гідродинамічна доставка — це метод, який застосовують в більшості випадків для мишей та щурів, але меншою мірою для великих тварин, при якому ДНК, найчастіше у плазмідах (включаючи транспозони), може бути доставлена до печінки за допомогою гідродинамічної ін'єкції, яка передбачає швидке вливання порівняно великого об'єму в кров'яне русло; майже вся ДНК введена з використанням такого підходу експресується в печінці.[21][22][23]

• Ще одним підходом до трансфекції є генна гармата, де ДНК приєднується до наночастинки інертної твердої речовини (зазвичай золота), яке потім «вистрілюється» безпосередньо в ядро клітини-мішені.
• Магнітофекція, або трансфекція за допомогою магніту, — це метод трансфекції, який використовує магнітну силу для доставки ДНК у клітини-мішені. Нуклеїнові кислоти спочатку асоціюються з магнітними наночастинками. Далі з використання магнітного поля часточки доставляється до клітин-мішеней.[24]
• Інший метод трансфекції на основі частинок відомий як обстріл частинками. Нуклеїнова кислота доставляється завдяки проникнення мембрани з великою швидкістю, як правило, з'єднана з мікроносіями.[2]

Інші способи трансфекції включають нуклеофекцію, ефективність якої було показано при трансфекції клітинної лінії THP-1, створивши життєздатну клітинну лінію, яку вдалося диференціювати на зрілі макрофаги[25], та тепловий шок .

ДНК також може бути доставлено до клітин-мішеней з використаннямвірусів як носії. У таких випадках методику називають вірусною трансдукцією, і клітини називають трансдукованими. Аденовірусні вектори можуть бути корисними для вірусних методів трансфекції, оскільки вони можуть переносити гени в найрізноманітніші клітини людини і мають високу швидкість передачі.[2]