一氧化氮通过浓度依赖性调控血红素加载调节细胞色素P450 2D6和3A4活性

本研究系统评估了多种转染试剂（包括商业试剂Lipofectamine 2000、FuGENE HD及自制阳离子脂质体DOPE:DOTAP、DOPE:DOTMA和聚乙烯亚胺PEI）在14种细胞系中对质粒DNA和mRNA的转染效率、细胞毒性及复合物稳定性。结果表明，自制阳离子脂质体在mRNA转染中表现出高效低毒特性，而PEI 40k在DNA转染中虽效率高但细胞毒性显著。该研究为特定细胞和核酸类型提供了可定制、经济高效的转染试剂选择方案，对基因编辑和疫苗研发领域具有重要参考价值。

　　

在分子生物学和生物医学研究领域，将外源核酸（DNA或RNA）高效导入细胞的转染技术是基因功能研究、蛋白表达、基因编辑和疫苗开发的核心手段。然而，研究人员长期面临一个关键难题：不同细胞类型对转染试剂的响应差异巨大，商业试剂虽然效率较高但价格昂贵，且常伴随显著的细胞毒性，而成本较低的自制试剂（如阳离子脂质体和聚乙烯亚胺）在不同细胞和核酸类型中的性能缺乏系统评估。这迫使每个实验室在开展新研究时都需要进行繁琐的优化测试，既浪费时间又增加实验成本。

为了给科研工作者提供一份实用的转染试剂选择指南，赫尔辛基大学病毒学系的Ravi Ojha、Emilia Timin、Leonora Szirovicza、Wujun Xu和Jussi Hepojoki团队开展了一项大规模系统研究。他们比较了两种商业转染试剂（Lipofectamine 2000和FuGENE HD）和多种自制试剂（线性聚乙烯亚胺PEI 25kDa、PEI 40kDa，以及阳离子脂质体DOTMA、DOTAP与辅助脂质DOPE以0.5:1、1:1、2:1摩尔比组合）在14种不同来源细胞系（包括人、猴、蛙、蛇和啮齿类细胞）中对质粒DNA和mRNA的转染性能。研究成果发表在《Journal of Biological Chemistry》上，为转染技术的优化和应用提供了重要参考。

研究人员运用了几项关键技术方法：通过琼脂糖凝胶阻滞实验分析核酸-试剂复合物形成能力；使用自动化荧光显微镜技术定量检测转染效率（以mCherry为报告基因）；采用发光法细胞活力测定（CellTiter-Glo 2.0）评估细胞毒性；并对14种不同来源的细胞系（包括人源HEK-293T、Caco-2、猴源Vero E6、蛙源XTC等）进行了系统测试。

结合核酸能力分析

通过凝胶阻滞实验评估各试剂与质粒DNA的结合能力。结果显示，PEI 25k在1:1比例时即开始改变DNA迁移率，在4:1及以上比例时游离DNA完全消失，表明能形成稳定复合物。PEI 40k也显示类似但稍弱的结合能力。阳离子脂质体中，DOPE:DOTAP和DOPE:DOTMA在0.5:1比例时结合效率最高，而2:1比例则显示较多游离DNA，表明复合物不稳定。

pDNA和mRNA递送效率的细胞系差异

研究人员在14种细胞系中测试了各试剂对pDNA和mRNA的转染效率，发现性能存在显著差异：

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  在HEK-293T细胞中，Lipofectamine 2000（4:1比例）达到约60%的DNA转染效率，而DOPE:DOTAP（0.5:1）在mRNA转染中效率达60%
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  Caco-2细胞中，PEI 40k（9:1）显示约30%的DNA转染效率，而DOPE:DOTMA组合在mRNA转染中效率超过80%
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  在难转染的AV3细胞中，所有试剂的DNA转染效率均低于3%，但DOPE:DOTAP（0.5:1）和DOPE:DOTMA（0.5:1）在mRNA转染中效率高达70%
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  神经母细胞瘤SK-N-SH细胞中，商业试剂几乎无法介导DNA转染，只有PEI能实现约2%的效率
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  在Huh-7细胞中，PEI 40k显示超过50%的DNA转染效率，而DOPE:DOTMA（1:1）在mRNA转染中效率超过90%
  总体而言，阳离子脂质体配方（特别是DOPE:DOTAP和DOPE:DOTMA）在mRNA递送方面表现优异，而PEI在DNA转染中效果较好但细胞毒性较高。

转染试剂的细胞毒性评估

细胞毒性测试显示：

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  Lipofectamine 2000和PEI（特别是PEI 25k）在多数细胞系中表现出较高细胞毒性（30%-95%）
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  FuGENE HD毒性中等（15%-65%）
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  DOPE:DOTAP和DOPE:DOTMA配方，特别是高DOPE比例（2:1）时，细胞毒性最低（0%-25%）
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  AV3、Caki-1、Calu-1和BVK-168细胞对所有试剂都敏感
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  I/1Ki细胞对所有试剂均无毒性反应
  细胞毒性与转染效率的综合分析表明，DOPE-based脂质体在保持低毒性的同时能实现高效转染。

核酸-转染试剂复合物的稳定性

复合物稳定性测试显示：

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  Lipofectamine 2000:pDNA复合物最稳定，24小时后仍保持近100%转染效率
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  Fugene HD:pDNA复合物4小时后效率下降约90%
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  PEI 25k:pDNA复合物稳定性差，24小时后效率降至25%，而PEI 40k稳定性更好
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  阳离子脂质体:核酸复合物稳定性一般，但DOPE:DOTAP（0.5:1和1:1）和DOPE:DOTMA（1:1和2:1）的mRNA复合物在4°C下4小时内保持稳定
  这些结果为实验设计中复合物的制备和保存时间提供了重要参考。

本研究系统评估了多种转染试剂在14种细胞系中对pDNA和mRNA的转染性能，建立了全面的数据库供研究人员参考。结果表明，阳离子脂质体配方（DOPE:DOTAP和DOPE:DOTMA）是mRNA递送的高效低毒选择，特别是在难转染细胞系中表现优异；而PEI（尤其是PEI 40k）虽然DNA转染效率高，但细胞毒性显著，需谨慎使用；商业试剂Lipofectamine 2000在DNA转染和复合物稳定性方面表现最佳，但成本较高且细胞毒性明显。

该研究的重要意义在于为科研工作者提供了切实可行的转染试剂选择指南，减少了实验优化所需的时间和资源消耗。特别是自制阳离子脂质体配方的高效低毒特性，为大规模基因功能研究、疫苗开发和基因治疗应用提供了经济实用的解决方案。不同细胞系对转染试剂的响应差异数据也为针对特定细胞类型的转染方案优化提供了直接依据，推动了转染技术在生物医学研究中的更广泛应用。