2) липких концов молекулы ДНК
3) липосом (+)
4) отверстий в липидной мембране клетки
Трансфекция методом липофекции выполняется с использованием катионных липосом, то есть липидных везикул с положительно заряженной поверхностью. Они электростатически связываются с отрицательно заряженными молекулами ДНК или РНК, формируя липидно-нуклеиновый комплекс — липоплекс. Такой комплекс защищает нуклеиновую кислоту от деградации, облегчает ее адгезию к клеточной мембране и проникновение в клетку преимущественно путем эндоцитоза либо слияния липидных мембран.
После попадания в эндосому катионные липиды способствуют нарушению ее мембраны и высвобождению генетического материала в цитоплазму; при экспрессии плазмидной ДНК она далее поступает в ядро. Метод не предполагает прямой микроинъекции через мембрану и не основан на образовании механических отверстий, характерных для электропорации. Липкие концы ДНК используются главным образом в молекулярном клонировании для комплементарного соединения фрагментов, а не как средство доставки нуклеиновой кислоты в клетку.
| Метод трансфекции | Основной переносчик или механизм | Ключевая характеристика | Типичные ограничения |
|---|---|---|---|
| Липофекция | Катионные липосомы и липоплексы | Электростатическое связывание с ДНК/РНК, эндоцитоз и последующее высвобождение нуклеиновой кислоты | Зависимость эффективности от типа клеток, состава липидов и токсичности реагента |
| Микроинъекция | Прямое введение материала микрокапилляром | Высокая адресность доставки в отдельную клетку или ядро | Трудоемкость, низкая пропускная способность, риск механического повреждения клетки |
| Электропорация | Кратковременные поры в мембране под действием электрического импульса | Подходит для многих труднотрансфицируемых клеток и крупных молекул | Возможны выраженная гибель клеток и снижение жизнеспособности |
| Кальций-фосфатный метод | Осаждение комплексов ДНК с фосфатом кальция | Недорогой химический способ доставки плазмидной ДНК | Чувствительность к pH, составу среды и размеру осадка |
| Вирусная трансдукция | Рекомбинантные вирусные векторы | Высокая эффективность доставки, включая некоторые первичные клетки | Иммуногенность, ограничения по размеру вставки и необходимость контроля биобезопасности |
| Наночастицы на основе полимеров или липидов | Неионные или ионные нанокомплексы с нуклеиновой кислотой | Возможность оптимизировать стабильность, тканевую направленность и высвобождение груза | Сложность стандартизации и оценки биораспределения |
Катионный заряд липосом является принципиальным условием образования стабильного комплекса с нуклеиновой кислотой. Эффективность липофекции оценивают по доле трансфицированных клеток и уровню экспрессии доставленного гена либо по результату действия малой интерферирующей РНК. Для повышения результата подбирают соотношение липидов и нуклеиновой кислоты, время контакта и состав культуральной среды.