293T 细胞是一种广泛应用于分子生物学和细胞生物学研究的细胞系,因其易于培养和转染效率较高等特点,常被用于外源基因的表达研究。在实验中同时过表达两种质粒可以研究它们之间的相互作用以及对细胞功能的协同影响等。然而,要成功实现两种质粒的过表达,需要优化实验条件,特别是准确配置转染体系。
一、实验材料与仪器准备(一)材料293T 细胞:确保细胞来源可靠,处于良好的生长状态。在进行实验前,需要对细胞进行传代培养,使其处于对数生长期,以提高转染效率。
两种待转染质粒:质粒应经过质量检测,确保其纯度和完整性。可以通过琼脂糖凝胶电泳等方法对质粒进行初步鉴定,浓度一般要求在 1 μg/μL 以上。
细胞培养基:如 DMEM(Dulbecco's Modified Eagle Medium)培养基,添加 10% 胎牛血清(FBS)、1% 青霉素 - 链霉素双抗溶液,用于细胞的培养和维持。
转染试剂:常见的有脂质体转染试剂(如 Lipofectamine 系列)、阳离子聚合物转染试剂等。选择转染试剂时,需考虑其对细胞的毒性、转染效率以及与质粒的兼容性等因素。
(二)仪器细胞培养箱:提供适宜的温度(37°C)、湿度(通常为 95%)和二氧化碳浓度(5%),以维持细胞的正常生长。
倒置显微镜:用于观察细胞的生长状态和形态变化,在转染前后对细胞进行评估。
离心机:用于细胞的离心收集和转染复合物的制备等操作,转速一般可调节范围为几百到几千转每分钟。
移液器:准确量取各种液体体积,包括细胞培养基、转染试剂和质粒溶液等,量程从微升到毫升不等。
无菌培养皿、培养瓶和离心管等:用于细胞培养和实验操作过程中的样品处理和储存
二、细胞培养与传代(一)细胞培养将 293T 细胞接种于含有适量细胞培养基的培养皿或培养瓶中,根据细胞的生长速度和密度,选择合适的接种量。一般来说,以每平方厘米 5×10^3 - 1×10^4 个细胞的密度接种为宜。
将培养容器放置在细胞培养箱中,在 37°C、5% CO₂的条件下培养。定期观察细胞的生长情况,通常每 1 - 2 天更换一次培养基,以保证细胞有充足的营养供应和良好的生长环境。
(二)细胞传代当细胞生长至汇合度达到 80% - 90% 时,需要进行传代。首先,吸去旧的培养基,用无菌的 PBS(磷酸盐缓冲液)洗涤细胞 2 - 3 次,以去除残留的血清和杂质。
加入适量的胰蛋白酶 - EDTA 消化液(通常为 0.25% 胰蛋白酶和 0.02% EDTA),轻轻晃动培养容器,使消化液均匀覆盖细胞表面。将培养容器放回培养箱中,孵育 1 - 3 分钟,直到细胞开始脱落。
在显微镜下观察细胞的脱落情况,当大部分细胞变圆并开始脱落时,立即加入适量的含血清培养基终止消化。用移液器轻轻吹打细胞,使其形成单细胞悬液。
将细胞悬液按照适当的比例(一般为 1:3 - 1:5)分装到新的培养皿或培养瓶中,加入新鲜的培养基,继续在细胞培养箱中培养。
三、质粒转染步骤(一)转染前准备在转染前一天,将 293T 细胞以适当的密度接种到培养板中,使细胞在转染时的汇合度达到 60% - 80%。例如,对于 6 孔板,每孔接种约 2×10^5 - 5×10^5 个细胞。接种后,将细胞放回培养箱中继续培养。
根据实验设计,计算所需的质粒 DNA 和转染试剂的量。一般来说,转染试剂的用量会根据其说明书和细胞数量进行调整,而质粒 DNA 的总量通常在每孔 1 - 4 μg 之间,两种质粒的比例可以根据实验目的进行优化,如 1:1 或其他特定比例。
(二)转染体系配置(以 Lipofectamine 2000 为例)在无菌的离心管中,分别加入适量的无血清培养基。例如,对于 6 孔板,每孔转染体系总体积为 250 μL,可在一个离心管中加入 125 μL 无血清培养基,标记为 A 管;在另一个离心管中加入 100 μL 无血清培养基,标记为 B 管。
在 A 管中加入适量的质粒 DNA。假设两种质粒的总量为 2 μg,且比例为 1:1,则分别加入 1 μg 的两种质粒,轻轻混匀。
在 B 管中加入适量的转染试剂。根据转染试剂说明书的推荐比例,如 Lipofectamine 2000 与 DNA 的比例为 2:1(μL:μg),则加入 4 μL Lipofectamine 2000,轻轻混匀后,在室温下静置 5 分钟。
将 B 管中的转染试剂混合液缓慢滴加到 A 管中,边滴加边轻轻混匀。室温下静置 15 - 20 分钟,使质粒 DNA 与转染试剂充分结合形成转染复合物。
(三)细胞转染将培养板中的细胞培养基吸去,用无菌的 PBS 洗涤细胞 2 次。
将步骤(二)中制备好的转染复合物逐滴均匀地加入到培养板的细胞中,轻轻晃动培养板,使复合物均匀分布。
将培养板放回细胞培养箱中,在 37°C、5% CO₂的条件下继续培养。根据实验目的和转染试剂的特性,培养 4 - 6 小时后,可以更换为含血清的新鲜培养基,以减少转染试剂对细胞的毒性影响。
(四)转染后检测转染后 24 - 72 小时,可以对细胞进行相关检测,以验证两种质粒的过表达情况。常用的检测方法包括荧光显微镜观察(如果质粒带有荧光标签)、Western blot 检测蛋白质表达水平、实时荧光定量 PCR 检测 mRNA 表达水平等。
根据检测结果,评估转染效率和质粒的过表达效果。如果转染效率不理想,可以优化转染条件,如调整质粒与转染试剂的比例、细胞密度、转染时间等,重新进行实验
四、注意事项(一)细胞状态确保 293T 细胞处于良好的生长状态,无微生物污染和其他异常情况。定期对细胞进行支原体检测,避免支原体污染对实验结果的影响。
在细胞传代过程中,要注意操作轻柔,避免对细胞造成机械损伤,影响细胞的转染效率和后续生长。
(二)质粒质量质粒的提取和纯化过程要严格按照操作规程进行,确保质粒的纯度和浓度符合转染要求。低质量的质粒可能会导致转染效率低下或实验结果不稳定。
在使用质粒前,应对其进行测序验证,确保质粒序列的正确性,避免因质粒突变而影响实验结果。
(三)转染试剂使用不同的转染试剂有不同的使用方法和注意事项,在使用前要仔细阅读说明书,严格按照推荐的操作步骤进行。
转染试剂的保存条件也很重要,一般应保存在低温、干燥的环境中,避免反复冻融。开封后的转染试剂应尽快使用,以保证其活性。
(四)实验操作规范在整个实验过程中,要保持操作环境的无菌,使用无菌的仪器和试剂,避免微生物污染对细胞和实验结果的影响。
准确量取各种试剂的体积,避免因量取误差导致转染体系的不平衡,影响转染效率。在配置转染体系时,要注意顺序和混匀的方式,确保质粒 DNA 与转染试剂充分结合。
六、结论在 293T 细胞中外源性过表达两种质粒是一项重要的实验技术,通过合理的细胞培养、准确的转染体系配置和规范的实验操作,可以实现高效的质粒过表达。在实验过程中,需要密切关注细胞状态、质粒质量和转染试剂的使用等因素,并根据实际情况进行优化和调整。同时,结合合适的检测方法,对转染效果进行准确评估,为后续的研究提供可靠的数据支持。希望本文所介绍的方法能够为科研人员在相关实验中提供有益的参考,助力于分子生物学和细胞生物学等领域的研究进展