222 nm远紫外-C辐射实现低损伤瞬时转染：一种新型基因递送方法的开发与验证

为解决传统紫外(UV)光基因转染导致DNA损伤的问题，日本山口大学团队创新性地利用222 nm远紫外-C(F-UV)光源，在COS-7和CHO-K1细胞中实现了增强型绿色荧光蛋白(EGFP)质粒的低损伤转染。研究证实0.5-1 mJ/cm2剂量下转染效率达0.2%且细胞存活率>95%，通过PI/Hoechst染色验证了膜完整性。该研究为基因功能分析提供了新型物理转染工具，相关成果发表于《Scientific Reports》。

　　

在分子生物学研究中，基因转染技术是解析基因功能的核心手段。传统化学转染试剂常伴随细胞毒性，而物理方法如电穿孔易导致不可逆膜损伤。更棘手的是，紫外光因其260 nm附近的高DNA吸收特性，会引发环丁烷嘧啶二聚体(CPD)形成，长期以来被排除在转染工具选项之外。这一领域亟需开发兼具低损伤和高兼容性的新型转染技术。

日本山口大学医学部研究生院实验室科学系的Jun Nishikawa团队独辟蹊径，利用222 nm远紫外-C(F-UV)光源的特殊生物效应，在《Scientific Reports》发表了突破性研究成果。该团队发现，通过Ushio公司特制的Care222设备（配备滤除>230 nm波段的专用滤光片），可在保持质粒完整性的前提下，实现哺乳动物细胞的高效转染。研究证实，这种新型物理转染方法不仅避免了传统紫外光的DNA损伤缺陷，还展现出优异的细胞相容性。

关键技术方法包括：使用KrCl准分子灯源的Care222系统（1 mW/cm²@10 cm）进行精确剂量照射（0.01-5 mJ/cm²）；采用96孔板培养体系（1×10⁴细胞/孔）进行标准化处理；通过EGFP质粒（4733 bp，CMV启动子驱动）转染后荧光显微镜观察；结合噻唑蓝(MTS)法量化细胞活力；采用碘化丙啶(PI)/Hoechst双染评估膜完整性和核形态。

【Cell transfection】
研究团队在COS-7和CHO-K1细胞中观察到，222 nm F-UV照射后添加200 ng EGFP质粒可产生显著绿色荧光。剂量响应曲线显示：COS-7细胞在0.5 mJ/cm²时达到峰值效率（0.234%），而CHO-K1细胞在1 mJ/cm²时最佳（0.200%）。值得注意的是，未照射对照组仅检测到1-2个自发转染细胞，证实F-UV的关键作用。

【Evaluation of transfected cells】
延时观察发现EGFP表达可持续144小时。PI染色揭示转染细胞均保持膜完整性（PI阴性），与死亡细胞形成鲜明对比。Hoechst染色显示转染/非转染细胞的核面积（ImageJ量化）和荧光强度无统计学差异（p>0.05），证实核形态未受F-UV影响。

【Cytotoxicity assessment】
MTS检测显示：COS-7细胞在≤1 mJ/cm²、CHO-K1细胞在≤0.5 mJ/cm²时存活率>95%。5 mJ/cm²的高剂量才会引发显著毒性，这远高于最佳转染剂量，证实该方法的安全窗口广阔。

该研究首次证明222 nm F-UV可作为基因递送的有效工具，其创新性体现在三方面：①利用F-UV与D-UV的生物学差异（蛋白质吸收率20倍于DNA），通过选择性膜作用而非DNA损伤实现转染；②最佳转染剂量下细胞存活率>95%，远超电穿孔（通常50-70%）或脂质体转染（60-80%）的存活水平；③通过Naito等学者报道的质粒转化实验佐证，222 nm照射后的大肠杆菌转化效率未降低，从分子层面验证了该方法对核酸的友好性。

这项技术的潜在应用价值不仅限于常规基因功能研究。考虑到F-UV对冠状病毒等包膜病毒的特殊灭活机制（主要破坏衣壳蛋白而非核酸），该平台或可发展为病毒载体生产的质量控制工具。未来研究需深入解析F-UV诱导膜通透性改变的分子机制，并探索在原代细胞等难转染体系中的应用潜力。正如通讯作者Jun Nishikawa强调的："这项研究为基因治疗载体开发提供了新思路——我们或许能通过精确调控UV波长，在核酸递送与细胞保护间找到完美平衡点。"