前言
在生物實(shí)驗(yàn)和生物制藥領(lǐng)域,哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)絕對(duì)是“剛需工具”——不管是合成重組蛋白、抗體,還是研發(fā)疫苗,都離不開它。
比起細(xì)菌、昆蟲細(xì)胞等其他表達(dá)系統(tǒng),哺乳動(dòng)物細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)很突出:能做出和人類高度相似的翻譯后修飾,保證復(fù)雜蛋白質(zhì)正確折疊、發(fā)揮正常功能。而用它生產(chǎn)蛋白,核心有兩種思路——【瞬時(shí)表達(dá)】和【穩(wěn)定表達(dá)】。
兩個(gè)不同的選擇,直接影響了你的實(shí)驗(yàn)節(jié)奏、成本,乃至成敗。
今天,我們就將這兩大策略的核心差異、優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景一次說清,幫你徹底搞懂——何時(shí)該“短期合作”,何時(shí)需“終身雇傭”。
先搞懂:蛋白瞬時(shí)表達(dá) vs 蛋白穩(wěn)定表達(dá),核心區(qū)別在哪?
一句話說清核心區(qū)別:外源遺傳物質(zhì)(DNA/RNA)會(huì)不會(huì)整合到宿主細(xì)胞的基因組里——這是兩者所有差異的根源。
圖 1. 瞬時(shí)與穩(wěn)定轉(zhuǎn)染機(jī)制示意圖(改編自 Kim, T. K 2010)
蛋白瞬時(shí)表達(dá):
相當(dāng)于給細(xì)胞“臨時(shí)借”一段遺傳物質(zhì),不改動(dòng)細(xì)胞自身的基因組,只能短期產(chǎn)蛋白;等外源物質(zhì)被降解或細(xì)胞分裂稀釋后,表達(dá)就會(huì)停止。
蛋白穩(wěn)定表達(dá):
相當(dāng)于給細(xì)胞“永久植入”一段遺傳物質(zhì),直接整合到自身基因組,還能傳給子代細(xì)胞,能長(zhǎng)期、穩(wěn)定地生產(chǎn)蛋白。
補(bǔ)充個(gè)小知識(shí)點(diǎn):兩者都能用物理法、生物法、化學(xué)法轉(zhuǎn)染,比如陽(yáng)離子脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染、電穿孔、病毒載體這些常用方法。但有個(gè)小細(xì)節(jié)要注意:DEAE-右旋糖酐更適合瞬時(shí)表達(dá)的 RNA 轉(zhuǎn)染,腺病毒/AAV 載體常用來做瞬時(shí) DNA 表達(dá),慢病毒則主要用于穩(wěn)定表達(dá)。
優(yōu)缺點(diǎn)大 PK:蛋白瞬時(shí)表達(dá) vs 蛋白穩(wěn)定表達(dá)
搞懂了核心區(qū)別,再對(duì)比兩者的優(yōu)缺點(diǎn),就能精準(zhǔn)匹配你的實(shí)驗(yàn)需求了!
一、蛋白瞬時(shí)表達(dá):快節(jié)奏的“短期選手”
核心優(yōu)勢(shì):高效靈活,省時(shí)間:
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核心短板:不持久,難規(guī)?;?/span>
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二、蛋白穩(wěn)定表達(dá):穩(wěn)扎穩(wěn)打的“長(zhǎng)期選手”
核心優(yōu)勢(shì):穩(wěn)定持久,適合量產(chǎn):
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核心短板:周期長(zhǎng),門檻高:
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適用場(chǎng)景對(duì)照:不用再糾結(jié)!
結(jié)合上面的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)應(yīng)到具體實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。
1. 緊急實(shí)驗(yàn)需求:比如做小規(guī)模、短期的科研項(xiàng)目,趕時(shí)間要快速拿到實(shí)驗(yàn)結(jié)果;
2. 基礎(chǔ)科研研究:比如蛋白功能驗(yàn)證、結(jié)構(gòu)分析、生化檢測(cè)、報(bào)告基因分析等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn);
3. 藥物研發(fā)前期:生物制藥領(lǐng)域的前期探索、方法開發(fā),需要快速制備治療蛋白、抗體、疫苗樣品;
4. 基因調(diào)控研究:比如做基因敲除/敲低、過表達(dá)實(shí)驗(yàn)(像 RNA 干擾、CRISPR/Cas9 相關(guān)實(shí)驗(yàn)),研究細(xì)胞信號(hào)通路機(jī)制;
5. 病毒載體生產(chǎn):慢病毒、腺病毒、AAV 等病毒載體的制備,以及新型基因治療的早期研發(fā)。
1. 規(guī)?;a(chǎn)需求:比如生物制藥、工業(yè)級(jí)蛋白生產(chǎn),需要長(zhǎng)期穩(wěn)定的產(chǎn)量保障;
2. 長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)研究:比如長(zhǎng)期藥理研究、疾病模型構(gòu)建、臨床前研究等需要長(zhǎng)期觀察的實(shí)驗(yàn);
3. 復(fù)雜蛋白生產(chǎn):需要正確折疊和修飾的復(fù)雜蛋白(比如融合蛋白)生產(chǎn),穩(wěn)定表達(dá)能提升產(chǎn)物活性;
4. 基因調(diào)控機(jī)制深入研究:需要長(zhǎng)期觀察基因表達(dá)對(duì)細(xì)胞影響的實(shí)驗(yàn),穩(wěn)定表達(dá)能保證實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性。
我們簡(jiǎn)化為下表,該怎么選就很清晰了!
小提示:
蛋白瞬時(shí)/穩(wěn)定表達(dá),CHO 細(xì)胞(中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞)和 HEK293 細(xì)胞(人胚腎細(xì)胞)是常見選擇。HEK293 細(xì)胞在快速有效地生產(chǎn)具有復(fù)雜翻譯后修飾的重組蛋白方面表現(xiàn)出色,而 CHO 細(xì)胞則具有穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和良好的實(shí)績(jī)。隨著對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞蛋白表達(dá)的需求不斷增長(zhǎng),大家都在致力于提高兩種細(xì)胞系的培養(yǎng)適應(yīng)性,以提高生產(chǎn)能力。
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不容忽視:哺乳動(dòng)物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的應(yīng)用挑戰(zhàn)
理清了瞬時(shí)與穩(wěn)定表達(dá)的選擇邏輯,也明確了 CHO 和 HEK239 細(xì)胞的核心作用,但在實(shí)際的哺乳動(dòng)物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)過程中,科研人仍會(huì)面臨諸多棘手難題,針對(duì)這些行業(yè)難題,我們特別整理了專項(xiàng)白皮書——《如何解決哺乳動(dòng)物細(xì)胞搖瓶培養(yǎng)常見挑戰(zhàn)》。書中不僅系統(tǒng)剖析了懸浮培養(yǎng)各環(huán)節(jié)的核心痛點(diǎn),更提供了結(jié)合 Eppendorf CellXpert CS220 CO? 搖床的實(shí)操解決方案,點(diǎn)擊圖片即可下載!
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什么是“夾持力”對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響?
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