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G418筛选稳定表达细胞系总结之一

抗体圈  · 公众号  · 医学  · 2017-08-25 09:45

正文

原理

分析转化的功能和表达需要DNA稳定转染至宿主细胞染色体。外源基因进入细胞后,部分能够通过细胞质进入细胞核内,根据细胞类型,至多80%的进入核内的外源DNA得到瞬时表达。极少数情况下,进入细胞的外源DNA通过系列非同源性分子间重组核连接,形成巨大的结构最终整合进细胞染色体。细胞基因组自由部分表达,所以整合并不一定意味着表达,只有整合到表达区的基因才会表达,而且整合到不同的染色体区段的外源基因的表达的量也是不同的。由于摄取、整合、表达外源基因是小概率事件,通常根据新表型筛选稳定转染体。一般情况下这种新表型由共转染的编码抗生素抗性基因提供。细菌Tn5转座子序列(neo抗性基因)携带的氨基糖苷磷酸转移酶可以将G418转变成无毒形式。G418是一种氨基糖类抗生素,其结构与新霉素、庆大霉素、卡那霉素相似,它通过影响80S核糖体功能而阻断蛋白质合成,对原核和真核等细胞都有毒性 ,包括细菌、酵母、植物和哺乳动物细胞 ,也包括原生动物和蠕虫。是稳定转染最常用的选择试剂。当neo基因被整合进真核细胞基因组合适的地方后 ,则能启动neo基因编码的序列转录为mRNA,从而获得抗性产物氨基糖苷磷酸转移酶的高效表达 ,使细胞获得抗性而能在含有G418的选择性培养基中生长。G418的这一选择特性 ,已在基因转移、基因敲除、抗性筛选以及转基因动物等方面得以广泛应用。


在进行转染时细胞膜受到影响,抗生素可能对细胞产生较大影响,加上G418有杀菌作用,所以有人主张转让时不加其它抗生素。其实G418本身有很好的杀菌效果,在用G418进行筛选的过程中很少会发生污染。但有一点,其实我觉得问题也不是很大,那就是:在老外的一本实验手册中提到,在脂质体转染时所用培养基中最好不加任何抗生素。我想他的想法可能是脂质体对细胞膜有影响,可能此时加抗生素对细胞损伤较大。因为庆大霉素、链霉素、G418均是氨基糖甙类药物,其药理作用完全一样。所以没有必要再用,而且由于另外抗生素的添加实际增加氨基糖甙类药物的浓度,剂量有误差,不利于各实验室之间的交流,在实际操作中,培养液中有抗生素对细胞培养与筛选影响不大。


有人认为用磷酸钙共沉淀转染法筛选稳定整合子较好,但这种观点是很多年以前的观点了,而且只是少数人的观点。我两种方法都用过,但没有特异的比较过,感觉都可以。磷酸钙便宜,但对溶液配置和实验操作要求很高,尤其是溶液的PH值,要求精确到小数点后2位。脂质体是现在主流的转染试剂,从没有人说这种方法做整合稳定表达不行。非脂质体是这几年发展很快的技术,转染效率低,细胞毒性小,价格也不贵,Qiagen就有一个系列。我个人觉得不必要花太多时间在这方面,自己实验室用得好的技术可以坚持,没有经验的可以选择一个较著名的公司的产品开始,购买之前先下载个说明书看看。有精力就比较一下几种方法,一般的用达到目的就行了。关键是实验设计。

G418和筛选
筛选之前

由于每种细胞对G418的敏感性不同,而且不同的厂家生产的相同浓度的G418的活性不尽相同,所以在筛选之前,一定要确定G418的最佳筛选浓度。具体如下:将细胞稀释到1000个细胞/mL,在100ug/mL~1mg/mL的G418浓度范围内进行筛选,选择出在10~14天内使细胞全部死亡的最低G418浓度来进行下一步的筛选试验。

由于每种细胞对G418的敏感性不同,一般变动在100ug/ml~1000ug/ml范围。而且不同的厂家生产的相同浓度的G418的活性不尽相同,所以在筛选之前,一定要确定你的细胞对这一批G418的最佳筛选浓度。尽管如此,特性明确的细胞系G418的最佳用量还是稳定的。《分子克隆》给出了几个常用细胞系所需G418的最佳用量。


看下面的一个试验:3×106个细胞电转后,分别接种1/4000,1/1000,1/300细胞到24孔板中,48 h后加药筛选,此时1/300细胞孔内大约50%汇合度。理论上1/4000孔内应有4%的汇合度。筛选9天后,观察1/4000孔内有两三个克隆,按比例1/300孔内应该有几十个克隆,事实上,它们几乎全死光了,只有几个克隆。所以汇合度对G418筛选结果的影响很大,一般筛选时汇合度不宜超过50%!

加药时间

由于基因转染到细胞内之后要一段时间才能表达出蛋白质。所以筛选不能太早;但是也不能太晚,因为转染了外源基因的细胞代谢负荷较大,增值较慢,时间长了就会被没有外源基因转入的细胞所淹没,最终导致筛选不出阳性克隆,一般要在转染24小时之后才开始加G418筛选。随着细胞的代谢G418的浓度和活性都回下降,所以每3~5天都要更换一次含有G418的筛选液。这时药物浓度可以降至200ug/ml。

培养液

加药筛选约6天左右,细胞会大量死亡,孔中只剩下的细胞寥寥无几。这时会出现两个问题:1.死亡的细胞会裂解释放出有害物质,导致那些有neo表达的阳性细胞死亡,即非选择性死亡。2.孔中细胞数目很少,细胞之间的信号会变得很弱,也会导致阳性细胞的状态不佳甚至死亡。这个时候需要一种特殊的培养液:假如你要转染3T3细胞,在3T3细胞汇合度达到80%的时候,换液,培养过夜之后收集培养液,通过滤器消毒,和新鲜的培养液按1:1混合备用。再转染后筛选过程中就可以应用这种培养基。

挑选单克隆的优化







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