siRNA转染一篇全通：基因沉默从“进得去”到“敲得准”

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来源:武汉普诺赛 | 作者:百菱生物 | 发布时间: 2天前 | 22 次浏览 | 分享到:

siRNA（小干扰RNA）凭借其高效且特异的mRNA降解能力，已成为实现靶向基因沉默的重要工具之一。然而，在实际操作过程中，siRNA转染实验的失败往往并非源于序列设计本身，而是受限于转染体系，如转染效率不理想、细胞毒性偏大以及实验结果重复性差等。

本期【细胞学堂】将围绕siRNA如何顺利“进入”细胞，到如何在细胞质中实现“敲得准”的靶向沉默，深入解析递送机制、转染体系优化策略及结果评估要点，为获得高效、稳定、可重复的基因沉默结果提供可参考的操作技术。

一、递送困境：

siRNA不是“扔进去”就能起效

转染效率不足和细胞活力下降是导致siRNA转染实验失败的两个常见原因。siRNA发挥功能，要面临严峻的现实挑战：

物理屏障：siRNA本身带强负电荷，难以自主跨过同样带负电荷的质膜。
生化威胁：血清中含有丰富的核酸酶和胞内溶酶体，裸siRNA在标准培养条件下的半衰期不足5 min。
胞内陷阱：即使被细胞摄取，大多数siRNA仍被困于内吞体或被溶酶体降解，无法抵达作用位点——细胞质。

因此，必须借助转染试剂将其“打包”并送入细胞。这个过程中任何一个环节的偏差都可能导致整个实验功亏一篑，无论是细胞状态不佳、试剂选择错误，还是操作条件不当。

二、转染试剂的本质：

不只是“搬运工”，更是“护航者”

市售转染试剂多为阳离子脂质或聚合物，其辅助siRNA进入细胞的过程，本质上是一场穿越多重防御系统的“微观长征”：

形成复合物：

带正电的转染试剂与带负电的siRNA通过电荷相互作用，形成稳定的纳米级复合物，既保护了核酸，又为后续内吞做好准备。

内吞作用：

复合物通过网格蛋白依赖或非依赖的内吞途径被细胞“吞入”，形成内吞体。这一阶段，核酸仍然被包裹在囊泡中，处于相对保护状态。

内体逃逸：

内体逃逸是转染效率的关键限速步骤。复合物必须在内体酸化并与溶酶体融合前，成功逃逸到到细胞质中，否则，siRNA将被运往溶酶体降解。

沉默复合体组装：

成功逃逸的siRNA双链在细胞质中解旋，其中反义链被装载进RNA诱导的沉默复合体（RISC）中。

靶向切割：

RISC复合物以siRNA反义链为引导，识别并切割完全互补的靶mRNA，导致其降解，实现基因沉默。

三、转染体系优化：

高效低毒siRNA转染策略

siRNA转染的核心挑战是：如何最大化“内体逃逸”成功的siRNA分子数量的同时，将对细胞的毒性干扰降到最低，可从以下关键环节进行优化：

细胞状态

细胞应处于对数生长期，状态健康。贴壁细胞转染时，推荐汇合度为50%-70%。悬浮细胞按对数期调整。细胞密度过低或过高都可能影响转染效率。

转染试剂选择

转染试剂是决定递送效率的关键因素。建议优先使用针对特定细胞设计的siRNA专用转染试剂，而非通用型转染试剂。难转染细胞需测试多种转染试剂。

转染试剂与siRNA浓度优化

转染效率和细胞毒性均受转染试剂与siRNA用量的影响。转染试剂不足会导致递送效率低；过量则会增加细胞毒性。siRNA浓度过高不仅增加成本，还可能引发脱靶效应和细胞毒性。建议通过梯度实验优化：以24孔板为例，siRNA起始浓度设为10-50 nM（约10-50 pmol），调整转染试剂体积，筛选出基因沉默效果和细胞活力之间的最佳平衡点。

孵育时间管理

siRNA-转染试剂复合物在培养体系中作用时间过长会增加细胞毒性。对于敏感的细胞，建议转染4-6 h后更换为完全培养基。这有助于在维持高沉默效率的同时，显著改善细胞活力。

四、结果评估：

如何判断siRNA是否真的“做对了”

1. 沉默效率验证：

荧光标记siRNA：在优化初期，使用带有荧光标记（如FAM）的siRNA，通过流式细胞术或荧光显微镜可以直观、快速地评估细胞对复合物的摄取效率，而不必等待功能学结果的验证，是优化条件的利器。
mRNA水平：转染24-48 h后，qPCR检测靶基因mRNA表达量。此时，mRNA敲低效果通常最显著。不同细胞类型和siRNA强度可能略有差异。
蛋白水平检测（Western Blot等）：蛋白水平下降通常滞后于mRNA，是因为需要时间消耗已有的蛋白库。检测时间点一般为转染48-96 h后，具体取决于靶蛋白的半衰期。

2. 细胞毒性检测：

CCK-8法：转染后48 h检测细胞活力。通常活力≥85%视为无明显毒性。
形态学观察：显微镜下观察细胞形态，判读是否出现皱缩、漂浮等凋亡特征。此方法可作为CCK-8的辅助验证。

五、关键细节：

那些最容易被忽视、却最致命的变量

严格设置对照：

每次实验必须包含阳性对照（如靶向看家基因的siRNA）以验证转染体系和检测方法的有效性；以及阴性对照（如乱序序列的siRNA）以排除非特异性效应。

警惕RNA酶污染：

操作环境、枪头、耗材等可能携带RNA酶，微量污染就足以降解siRNA。务必使用无RNA酶认证的耗材，并在洁净区域操作。

区分细胞类型：

贴壁细胞与悬浮细胞的转染流程存在本质区别。悬浮细胞通常在转染当天收集、洗涤，以保证转染一致性。

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