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  • 發布時間:2020-09-07 17:02 原文鏈接: RNA干擾(RNAi)實驗原理與方法(2)

    dsRNA消化法的主要優點在于可以跳過檢測和篩選有效siRNA序列的步驟,為研究人員節省時間和金錢(注意:通常用RNAse III通常比用Dicer要便宜)。不過這種方法的缺點也很明顯,就是有可能引發非特異的基因沉默,特別是同源或者是密切相關的基因。現在多數的研究顯示這種情況通常不會造成影響。
    最適用于:快速而經濟地研究某個基因功能缺失的表型
    不適用于:長時間的研究項目,或者是需要一個特定的 siRNA進行研究,特別是基因治療

    體內表達
    前面的3種方法主要都是體外制備siRNAs,并且需要專門的RNA轉染試劑將 siRNAs轉到細胞內。而采用siRNA表達載體和基于PCR的表達框架則屬于:從轉染到細胞的DNA模版中在體內轉錄得到siRNAs。這兩種方法的優點在于不需要直接操作RNA。

    4. siRNA表達載體
    多數的siRNA表達載體依賴三種RNA聚合酶III 啟動子(pol III)中的一種,操縱一段小的發夾RNA(short hairpin RNA, shRNA)在哺乳動物細胞中的表達。這三類啟動子包括大家熟悉的人源和鼠源的U6啟動子和人H1啟動子。之所以采用RNA pol III啟動子是由于它可以在哺乳動物細胞中表達更多的小分子RNA,而且它是通過添加一串(3到6個)U來終止轉錄的。要使用這類載體,需要訂購2段編碼短發夾RNA序列的DNA單鏈,退火,克隆到相應載體的pol III 啟動子下游。由于涉及到克隆,這個過程需要幾周甚至數月的時間,同時也需要經過測序以保證克隆的序列是正確的。
    siRNA表達載體的優點在于可以進行較長期研究——帶有抗生素標記的載體可以在細胞中持續抑制靶基因的表達,持續數星期甚至更久。


    病毒載體也可用于siRNA表達,其優勢在于可以直接高效率感染細胞進行基因沉默的研究,避免由于質粒轉染效率低而帶來的種種不便,而且轉染效果更加穩定。
    最適用于:已知一個有效的siRNA序列,需要維持較長時間的基因沉默。
    不適用于:篩選siRNA序列(其實主要是指需要多個克隆和測序等較為費時、繁瑣的工作)。

    5. siRNA表達框架
    siRNA表達框架(siRNA expression cassettes,SECs)是一種由PCR得到的siRNA表達模版,包括一個RNA pol III啟動子,一段發夾結構siRNA,一個RNA pol III終止位點,能夠直接導入細胞進行表達而無需事前克隆到載體中。和siRNA表達載體不同的是,SECs不需要載體克隆、測序等頗為費時的步驟,可以直接由PCR得到,不用一天的時間。因此,SECs成為篩選siRNA的最有效工具,甚至可以用來篩選在特定的研究體系中啟動子和siRNA的最適搭配。如果在PCR兩端添加酶切位點,那么通過SECs篩選出的最有效的siRNA后,可以直接克隆到載體中構建siRNA表達載體。構建好的載體可以用于穩定表達siRNA和長效抑制的研究。
    這個方法的主要缺點是①PCR產物很難轉染到細胞中(晶賽公司的Protocol可以解決這一問題)②不能進行序列測定,PCR和DNA合成時可能差生的誤讀不能被發現導致結果不理想。
    最適用于:篩選siRNA序列,在克隆到載體前篩選最佳啟動子
    不適用于:長期抑制研究。(如果克隆到載體后就可以了)

    (三)siRNA的轉染
    將制備好的siRNA,siRNA表達載體或表達框架轉導至真核細胞中的方法主要有以下幾種:

    1.磷酸鈣共沉淀
    將氯化鈣,RNA(或DNA)和磷酸緩沖液混合,沉淀形成包含DNA且極小的不溶的磷酸鈣顆粒。磷酸鈣-DNA復合物粘附到細胞膜并通過胞飲進入目的細胞的細胞質。沉淀物的大小和質量對于磷酸鈣轉染的成功至關重要。在實驗中使用的每種試劑都必須小心校準,保證質量,因為甚至偏離最優條件十分之一個pH都會導致磷酸鈣轉染的失敗。

    2.電穿孔法
    電穿孔通過將細胞暴露在短暫的高場強電脈沖中轉導分子。將細胞懸浮液置于電場中會誘導沿細胞膜的電壓差異,據認為這種電壓差異會導致細胞膜暫時穿孔。電脈沖和場強的優化對于成功的轉染非常重要,因為過高的場強和過長的電脈沖時間會不可逆地傷害細胞膜而裂解細胞。一般,成功的電穿孔過程都伴隨高水平(50%或更高)的毒性。


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