2022年4月12日 更新

知っておきたい遺伝子導入の基礎知識!「遺伝子導入の3つの手法とは?」

遺伝子導入とは、培養細胞や動物個体に外来の遺伝子を導入することを指し、目的遺伝子の機能解析やタンパク質の発現を目的とした実験では必須な手法です。本ブログでは「知っておきたい遺伝子導入の基礎知識」として、これから遺伝子導入実験を始める方や遺伝子導入実験の初心者の方にぴったりの基礎知識をご紹介します。

遺伝子導入の方法は数多くありますが、大きく3つ(化学的手法、物理的手法、生物学的手法)に分類されます。それぞれの手法には特徴があり、遺伝子導入のターゲットとの相性や実験のニーズに合わせて最適な手法を選択する必要があります。

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分類 化学的手法 物理的手法 生物学的手法
方法 トランスフェクション試薬
 ・カチオンポリマー
 ・カチオン脂質
 ・リン酸カルシウム
 
マイクロインジェクション
ソノポレーション
レーザー照射
エレクトロポレーション
 
ウイルスベクター
 ・レトロウイルス
 ・レンチウイルス
 ・アデノ随伴ウイルス(AAV)
 ・アデノウイルス
 
原理 【カチオンポリマー/カチオン脂質】
陰電荷をもつ核酸と陽電荷をもつ化学物質とが結合し、全体として中和または陽電荷をもつ複合体を形成する。その複合体が陰電荷を帯びた細胞表面に引きつけられ、エンドサイトーシスにより細胞に取り込まれる
【リン酸カルシウム】
核酸とリン酸カルシウムを適切な条件下で混和して共沈殿物を形成させる。その共沈殿物を細胞に滴下すると、エンドサイトーシスにより細胞に取り込まれる
物理的操作により核酸を細胞質または細胞核に直接導入する ウイルスの感染能力により、ウイルス粒子内の核酸が細胞内へ移行する
標的 培養細胞 培養細胞 培養細胞
動物個体
長所 ・実験操作が簡便
・導入サイズに制限なし
・豊富な市販品
・シンプルな原理
・適所に導入可能
・ベクター不要
・導入サイズに制限なし
・高効率
・比較的簡便
短所 ・化学毒性
・細胞種や状態により導入効率が変動
・特定細胞への選択的導入は困難
・特殊な器具や装置が必要
・核酸が傷つきやすい
・経験が必要
・汚染の危険性
・挿入変異
・免疫による不活化
該当製品(一例)/製品ガイド Xfect Transfection Reagent
CalPhos Mammalian Transfection Kit
遺伝子導入試薬選択ガイド(Mirus社)
哺乳動物細胞用エレクトロポレーション試薬
Ingenio Electroporation Kit & Solution
組換えウイルス発現系選択ガイド
中でも、化学的な手法であるトランスフェクション試薬による遺伝子導入は、実験操作が簡便で特別な装置も不要なため、遺伝子導入実験の初心者の方にはお勧めの手法ですが、細胞種や培養条件に適した試薬の選択が必要になります。各試薬メーカーから導入効率や操作性に優れたトランスフェクション試薬が数多く販売されていますが、可能であればまずはサンプルをお試しいただき、ご自身の実験に最適なトランスフェクション試薬であるかをご検討いただくとよいかと思います。

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