Методы введения рекомбинантных ДНК в клетки

Учебные материалы по биологии / Генная инженерия / Методы введения рекомбинантных ДНК в клетки

Страница 2

ДЭАЭ-декстрановый метод довольно прост и дает высоковоспроизводимые результаты. К недостаткам метода можно отнести то, что для некоторых культур клеток ДЭАЭ-декстран может быть токсичен при использовании его в высокой концентрации. Кроме того, эффективность трансфекции может существенно зависеть от качества препарата ДЭАЭ-декстрана.

Кальций-фосфатный метод. Является модификацией ДЭАЭ-декстранового метода. На монослой клеток КВ, предварительно обработанных ДЭАЭ-декстраном, наносят ДНК аденовируса Аd5 в растворе СаCl2. При этом эффективность трансфекции повышается в 10-100 раз. Аналогичные результаты получаются, когда клетки не обрабатывают ДЭАЭ-декстраном. Поскольку в питательной среде присутствуют фосфаты, при добавлении раствора хлорида кальция образуется осадок фосфата кальция. Удаление этого осадка из среды приводит к потере инфекционности ДНК. Таким образом, трансфекция происходит в результате соосаждения вирусной ДНК и образующихся микрокристаллов фосфата кальция на клеточный монослой.

На примере ДНК вируса простого герпеса показано, что сразу после соосаждения с фосфатом кальция вирусная ДНК становится устойчивой к разрушению ультразвуком, но комплекс фосфат кальция - ДНК остается чувствительным к ДНКазе в течение 4 ч. При взаимодействии этого комплекса с культурой клеток животных ДНК становится устойчивой к ДНКазе уже в течение первого часа. ДНК образует с фосфатом кальция прочный комплекс, который при оптимальных условиях поглощают практически все реципиентные клетки. Эффективность поглощения клетками комплекса фосфат кальция - ДНК в значительной степени зависит от рН, при котором формировался этот комплекс, и концентрации ДНК. Важно, чтобы осадок фосфата кальция получился мелкодисперсным. Но даже в оптимальных условиях проведения трансфекции данным методом лишь в 1-5 % клеток комплекс достигает ядра. По-видимому, проникновение ДНК из цитоплазмы в ядро является критическим этапом, наиболее сильно влияющим на эффективность трансфекции клеток вирусной ДНК.

Кальций-фосфатный метод обычно более эффективен, чем ДЭАЭ-декстрановый, при трансфекции линейными вирусными ДНК и заметно уступает последнему при использовании кольцевых молекул ДНК. Вероятно, образование микрокристаллов фосфата кальция и соосаждение с ними молекул ДНК сопровождается нарушением структуры части этих макромолекул. Особенно данный эффект сказывается на лабильных кольцевых молекулах ДНК, которые после разрыва цепей и перехода в линейную форму уже не инфекционны. ДЭАЭ-декстрановый метод, как более мягкий, обеспечивает значительно большую эффективность проникновения кольцевых молекул ДНК в клетки животных в неповрежденном виде, хотя в целом доля клеток, поглотивших ДНК при обработке ДЭАЭ-декстраном, существенно меньше, чем при трансфекции кальций-фосфатным методом.

Метод инфекции. Под инфекцией в данном случае подразумевается введение в клетку рекомбинантных ДНК, упакованных в вирусные частицы (рекомбинанты, сконструированные с использованием λ-векторов или космид).

Для упаковки используют рекомбинантные молекулы, вектором в которых выступает ДНК фагов, утративших в результате мутации способность инициировать синтез белков-капсомеров. При помещении ДНК таких фагов в концентрированный экстракт лизогенных по данному вирусу клеток (в них содержаться все необходимые белки), происходит сборка in vitro вирусных частиц. Сформированными таким способом частицами можно заражать бактериальные клетки и получить фаговое потомство.

В капсид упаковываются молекулы ДНК, близкие по размеру фаговому геному, поэтому в бактериальные клетки попадает лишь ДНК заданного размера. Кроме того, в капсиды не упаковываются многочисленные побочные продукты лигазной реакции.

Метод позволяет эффективно клонировать чужеродную генетическую информацию в клетках бактерий.

Микроинъекция вирусных молекул ДНК. Метод впервые воспроизведен А. Грессманом в 1970 г. при введения молекул ДНК в культивируемые клетки млекопитающих. Процедура заключается во введении в клетку (цитоплазму или ядро) малых объемов жидкости (около 10-8 мкл) с помощью стеклянного микрокапилляра. Эксперимент проводится на предметном столике микроскопа с применением микроманипуляторов и микрошприцев. Используя эту методику, удалось изучить биологическую активность молекул ДНК разных вирусов. К достоинствам метода относится то, что определенное количество препарата ДНК можно ввести в выбранную область клетки, в частности в ядро. Недостатком метода является его сложность и невысокая производительность. Кроме того, по-видимому, он применим лишь к небольшим молекулам ДНК, так как при продавливании через микрокапилляр целостность больших молекул ДНК будет нарушаться вследствие гидродинамического сдвига. В силу отмеченных недостатков метод микроинъекции ДНК используется крайне редко.