前言
在生物实验和生物制药领域,哺乳动物细胞表达系统绝对是“刚需工具”——不管是合成重组蛋白、抗体,还是研发疫苗,都离不开它。
比起细菌、昆虫细胞等其他表达系统,哺乳动物细胞的优势很突出:能做出和人类高度相似的翻译后修饰,保证复杂蛋白质正确折叠、发挥正常功能。而用它生产蛋白,核心有两种思路——【瞬时表达】和【稳定表达】。
两个不同的选择,直接影响了你的实验节奏、成本,乃至成败。
今天,我们就将这两大策略的核心差异、优缺点和适用场景一次说清,帮你彻底搞懂——何时该“短期合作”,何时需“终身雇佣”。
先搞懂:蛋白瞬时表达 vs 蛋白稳定表达,核心区别在哪?
一句话说清核心区别:外源遗传物质(DNA/RNA)会不会整合到宿主细胞的基因组里——这是两者所有差异的根源。
图 1. 瞬时与稳定转染机制示意图(改编自 Kim, T. K 2010)
蛋白瞬时表达:
相当于给细胞“临时借”一段遗传物质,不改动细胞自身的基因组,只能短期产蛋白;等外源物质被降解或细胞分裂稀释后,表达就会停止。
蛋白稳定表达:
相当于给细胞“永久植入”一段遗传物质,直接整合到自身基因组,还能传给子代细胞,能长期、稳定地生产蛋白。
补充个小知识点:两者都能用物理法、生物法、化学法转染,比如阳离子脂质体转染、电穿孔、病毒载体这些常用方法。但有个小细节要注意:DEAE-右旋糖酐更适合瞬时表达的 RNA 转染,腺病毒/AAV 载体常用来做瞬时 DNA 表达,慢病毒则主要用于稳定表达。
优缺点大 PK:蛋白瞬时表达 vs 蛋白稳定表达
搞懂了核心区别,再对比两者的优缺点,就能精准匹配你的实验需求了!
一、蛋白瞬时表达:快节奏的“短期选手”
核心优势:高效灵活,省时间:
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核心短板:不持久,难规模化:
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二、蛋白稳定表达:稳扎稳打的“长期选手”
核心优势:稳定持久,适合量产:
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核心短板:周期长,门槛高:
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适用场景对照:不用再纠结!
结合上面的优缺点,对应到具体实验场景。
1. 紧急实验需求:比如做小规模、短期的科研项目,赶时间要快速拿到实验结果;
2. 基础科研研究:比如蛋白功能验证、结构分析、生化检测、报告基因分析等基础实验;
3. 药物研发前期:生物制药领域的前期探索、方法开发,需要快速制备治疗蛋白、抗体、疫苗样品;
4. 基因调控研究:比如做基因敲除/敲低、过表达实验(像 RNA 干扰、CRISPR/Cas9 相关实验),研究细胞信号通路机制;
5. 病毒载体生产:慢病毒、腺病毒、AAV 等病毒载体的制备,以及新型基因治疗的早期研发。
1. 规模化生产需求:比如生物制药、工业级蛋白生产,需要长期稳定的产量保障;
2. 长期实验研究:比如长期药理研究、疾病模型构建、临床前研究等需要长期观察的实验;
3. 复杂蛋白生产:需要正确折叠和修饰的复杂蛋白(比如融合蛋白)生产,稳定表达能提升产物活性;
4. 基因调控机制深入研究:需要长期观察基因表达对细胞影响的实验,稳定表达能保证实验的连续性。
我们简化为下表,该怎么选就很清晰了!
小提示:
蛋白瞬时/稳定表达,CHO 细胞(中国仓鼠卵巢细胞)和 HEK293 细胞(人胚肾细胞)是常见选择。HEK293 细胞在快速有效地生产具有复杂翻译后修饰的重组蛋白方面表现出色,而 CHO 细胞则具有稳定性、可扩展性和良好的实绩。随着对哺乳动物细胞蛋白表达的需求不断增长,大家都在致力于提高两种细胞系的培养适应性,以提高生产能力。
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不容忽视:哺乳动物细胞悬浮培养的应用挑战
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