ویکی ژن
Co-Transfection و انواع آن
مقدمه‌ای بر Co-Transfection و انواع آن
ترانسفکشن یک روش مدرن و قدرتمند است که برای وارد کردن اسیدهای نوکلئیک خارجی به سلول های یوکاریوتی استفاده می شود. توانایی اصلاح محتوای ژنتیکی سلول‌های میزبان، کاربرد وسیع این فرآیند را در مطالعه فرآیندهای سلولی طبیعی، مکانیسم مولکولی بیماری و اثر ژن درمانی ممکن می‌سازد.
در این بررسی، یافته‌های مقالات گزارش‌شده مختلف را در مورد ویژگی‌ها، قوت‌ها و محدودیت‌های روش‌های مختلف ترانسفکشن، نوع اسیدهای نوکلئیک ترانسفکت‌شده، کنترل‌های ترانسفکشن و رویکردهای ارزیابی کارایی ترانسفکشن خلاصه و مقایسه کردیم.
ترانسفکشن فرآیندی است که در آن اسیدهای نوکلئیک خارجی به سلول یوکاریوتی تحویل داده می شود تا ساختار ژنتیکی سلول میزبان را اصلاح کند. در 30 سال گذشته، ترانسفکشن به دلیل کاربرد گسترده آن برای مطالعه فرآیندهای سلولی و مکانیسم‌های مولکولی بیماری‌ها محبوبیت فزاینده‌ای پیدا کرده است. درک مسیر مولکولی بیماری امکان کشف بیومارکرهای خاصی را می دهد که ممکن است برای تشخیص و پیش آگهی بیماری ها اعمال شوند.
علاوه بر این، ترانسفکشن می‌تواند به عنوان یکی از استراتژی‌های ژن درمانی برای درمان بیماری‌های ژنتیکی غیرقابل درمان و ارثی مورد استفاده قرار گیرد. امروزه، پیشرفت در فناوری علوم حیاتی اجازه می دهد تا انواع مختلفی از اسیدهای نوکلئیک به سلول های پستانداران منتقل شوند، از جمله اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA)، اسیدهای ریبونوکلئیک (RNA) و همچنین RNA های کوچک و غیر کدکننده.
به طور کلی، ترانسفکشن را می توان به دو نوع، یعنی ترانسفکشن پایدار و گذرا طبقه بندی کرد. ترانسفکشن پایدار به حفظ بیان طولانی مدت یک ترانس ژن با ادغام DNA خارجی در ژنوم هسته میزبان یا حفظ یک ناقل اپیزومی در هسته میزبان به عنوان یک عنصر برون کروموزومی اشاره دارد. این تراریخته ممکن است حتی با تکثیر سلول ها به طور اساسی بیان شود.
در مقابل، ترانسفکشن گذرا نیازی به ادغام اسیدهای نوکلئیک در ژنوم سلول میزبان ندارد. اسیدهای نوکلئیک ممکن است به شکل یک پلاسمید یا به صورت اولیگونوکلئوتید ترانسفکت شوند. بنابراین، بیان تراریخته در نهایت با تکثیر سلول های میزبان از بین می رود. در مقابل، ترانسفکشن پایدار در مطالعات ژنتیکی و فارماکولوژی درازمدت که در آن تولید پروتئین در مقیاس بزرگ مورد نیاز است مفید است.
ساختار ناقلی که حامل اسیدهای نوکلئیک خاصی است که باید ترانسفکت شوند، می‌توانند بیشتر به ناقل ویروسی یا پلاسمیدی تقسیم شوند. ویروس ها و پلاسمیدها بیان یک ترانس ژن خارجی را از طریق حضور یک پروموتر یوکاریوتی مناسب تسهیل می کنند.
یک ناقل ویروسی ممکن است یک پاسخ ایمنی در سلول میزبان ایجاد کند در حالی که یک ناقل غیر ویروسی نسبتا ایمنی زا کمتری دارد. یک مکانیسم تحویل برای تسهیل انتقال اسیدهای نوکلئیک هدفمند یا ساختار ناقل به سلول میزبان مورد نیاز است. برخی از این روش‌ها مستلزم روش‌های فیزیکی هستند.
طراحی و شروع یک سنجش ترانسفکشن می‌تواند چالش برانگیز باشد، به‌ویژه با تنوع گسترده رویکردها یا استراتژی‌های ترانسفکشن برای انتخاب. بررسی شامل مروری بر روش های مختلف انتقال (رویکردهای ویروسی در مقابل غیر ویروسی) و انواع متداول اسیدهای نوکلئیک ترانسفکت شده (DNA، RNA و RNA های کوچک) بود.
انتقال ویروسی
ترانسفکشن مبتنی بر ویروس، شامل استفاده از یک ناقل ویروسی برای حمل یک توالی اسید نوکلئیک خاص به داخل سلول میزبان است. رتروویروس‌ها مانند لنتی ویروس‌ها اغلب برای انتقال پایدار استفاده می‌شوند. در مقابل، آدنوویروس ها، AAV و ویروس هرپس ناقل های ویروسی هستند که انتقال پایدار را تضمین نمی کنند.
در مقایسه با ترانسفکشن غیر ویروسی، انتقال ویروسی به طور گسترده ای به عنوان یک روش بسیار موثر برای انتقال سلول های سخت ترانسفکشن مانند سلول های اولیه شناخته شده است. به طور کلی، رتروویروس‌ها را فقط می‌توان برای انتقال سلول‌های در حال تقسیم استفاده کرد در حالی که آدنوویروس‌ها، AAV ها و ویروس‌های تبخال را می‌توان برای انتقال سلول‌های در حال تقسیم و غیر تقسیم‌کننده استفاده کرد. با این حال، انتقال ویروسی با سمیت سلولی بالاتر همراه است و ممکن است خطر عفونت ویروسی را ایجاد کند.
یک ناقل ویروسی معمولا حاوی یک پوشش ویروسی است که ویروس را احاطه کرده و از آن محافظت می کند. پروتئین های سطحی ممکن است روی سطح انواع خاصی از ویروس ها مانند آدنوویروس وجود داشته باشد تا تماس و ارتباط با سلول میزبان را تسهیل کند.
مواد ژنتیکی ویروسی در یک کپسید محصور شده اند که با ورود به سلول میزبان از بسته بندی خارج می شوند. برخلاف ژنوم آدنوویروس‌ها، AAVها و ویروس‌های هرپس که به‌صورت اپیزومی نگهداری می‌شوند، یک ژنوم رتروویروسی در ژنوم میزبان ادغام می‌شود.
به طور کلی، آدنوویروس ها و ویروس های تبخال حامل DNA های دو رشته ای، AAV ها حامل DNA های تک رشته ای هستند، در حالی که رتروویروس ها حامل RNA هستند. اینتگراز نوعی آنزیم تولید شده توسط ویروس هایی مانند رتروویروس ها است که ادغام مواد ژنتیکی خارجی را در ژنوم میزبان تسهیل می کند.
در رتروویروس‌ها، RNAها قبل از ادغام در ژنوم سلول میزبان برای همانندسازی و بیان، به یک DNA ویروسی دو رشته‌ای رونویسی معکوس می‌شوند. حتی در غیررتروویروس‌هایی که فاقد اینتگراز هستند، مانند آدنوویروس‌ها، اینتگراز ممکن است از طریق تکنیک مهندسی ژنتیک بیان شود.
رتروویروس‌هایی که به‌طور پایدار تراریخته را بیان می‌کنند، پتانسیل کمتری در تحریک التهاب نسبت به آدنوویروس‌ها و ویروس‌های تبخال نشان می‌دهند که معمولا بیان تراریخته گذرا اما التهاب را در سلول میزبان ایجاد می‌کنند. با این حال، استفاده از رتروویروس ها برای ترانسفکشن با خطر بالای جهش زایی درج و اختلال ژن همراه است. در مقابل، ویروس‌هایی که یکپارچگی ژنوم پایدار را القا نمی‌کنند، خطر کمتر دارند.
در مقایسه با آدنوویروس‌ها، AAVها ایمنی‌زایی و بیماری‌زایی کمتری در انسان اعمال می‌کنند که آنها را به ویروس ایمن‌تری برای ژن‌درمانی تبدیل می‌کند. با این حال، بسته‌بندی کوچک AAVها کاربرد آنها را برای ارائه ژن‌های درمانی با اندازه بزرگ محدود می‌کند. از سوی دیگر، آدنوویروس‌ها بسته‌بندی بالاتری نسبت به AAVها دارند و گزارش شده است که قادر به انتقال بیشتر انواع سلول‌ها هستند.
در میان چندین ویروس رایج مورد استفاده برای انتقال، ویروس‌های هرپس دارای بیشترین ظرفیت بسته‌بندی هستند. علاوه بر این، گفته می‌شود که ویروس تبخال دارای تروپیسم قوی برای سلول‌های عصبی است و بنابراین، ویروس هرپس پتانسیل زیادی برای به کارگیری اسید نوکلئیک خاص در درمان بیماری‌های سیستم عصبی دارد.
همچنین بخوانید:
نویسنده: مریم آقازاده
