การถ่ายทอดยีน

การทรานสเฟคชั่นคือกระบวนการนำกรดนิวคลีอิกเปลือยหรือกรดนิวคลีอิก บริสุทธิ์ เข้าสู่เซลล์ยูคาริโอติก โดยเจตนา ^[¹^]^[²^]นอกจากนี้ยังอาจหมายถึงวิธีการและเซลล์ประเภทอื่น ๆ แม้ว่ามักจะนิยมใช้คำอื่นมากกว่า เช่น " ทรานสฟอร์เมชั่น " ซึ่งมักใช้เพื่ออธิบายการถ่ายโอน DNAที่ไม่ใช่ไวรัสในแบคทีเรีย และเซลล์ ยูคาริโอติกที่ไม่ใช่สัตว์รวมถึงเซลล์พืช ในเซลล์สัตว์ ทรานสเฟคชั่นเป็นคำที่นิยมใช้มากกว่า เนื่องจากคำว่า "ทรานสฟอร์เมชั่น" ยังใช้เพื่ออ้างถึงความก้าวหน้าของเซลล์ไปสู่สภาวะมะเร็ง ( การเกิดมะเร็ง ) ทรานสดักชั่นมักใช้เพื่ออธิบายการถ่ายโอนยีนโดยใช้ไวรัสในเซลล์โปรคาริโอติก^[²^]^[³^]

คำว่าtransfectionเป็นคำผสมระหว่างคำนำหน้าtrans-และคำว่า "infection" หมายถึงการถ่ายทอด สาร พันธุกรรม (เช่นดีเอ็นเอพลาสมิดแบบขดตัวหรือ โครงสร้าง siRNA ) การถ่ายทอดสารพันธุกรรมใน เซลล์สัตว์มักเกี่ยวข้องกับการเปิดรูพรุนชั่วคราวหรือ "ช่อง" ในเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อให้สารเข้าไปภายในเซลล์ได้ การถ่ายทอดสารพันธุกรรมสามารถทำได้โดยใช้แคลเซียมฟอสเฟต (เช่นไตรแคลเซียมฟอสเฟต ) โดยการใช้กระแสไฟฟ้าการบีบเซลล์ หรือการผสมลิ ปิดประจุ บวก กับสารเพื่อสร้างไลโปโซมที่รวมตัวกับเยื่อหุ้มเซลล์และบรรจุสารไว้ภายใน

การถ่ายทอดยีนอาจส่งผลให้เกิดรูปร่างและลักษณะผิดปกติที่ไม่คาดคิดในเซลล์เป้าหมายได้

ศัพท์เฉพาะ

ความหมายของคำนี้ได้มีการเปลี่ยนแปลง^{[ 4 ]} ความหมายดั้งเดิมของ transfection คือ "การติดเชื้อโดยการเปลี่ยนแปลง" กล่าวคือ การนำสารพันธุกรรม DNA หรือ RNA จากไวรัสหรือแบคทีริโอเฟจ ที่ติดเชื้อ โปรคาริ โอต เข้าสู่เซลล์ ส่งผลให้เกิดการติดเชื้อ สำหรับการทำงานกับเซลล์แบคทีเรียและอาร์เคีย transfection ยังคงรักษาความหมายดั้งเดิมไว้ในฐานะกรณีพิเศษของการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากคำว่า transformation มีความหมายอื่นในชีววิทยาของเซลล์สัตว์ (การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ช่วยให้สามารถขยายพันธุ์ในระยะยาวในวัฒนธรรม หรือการได้รับคุณสมบัติที่เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์มะเร็ง) คำว่า transfection จึงได้รับความหมายในปัจจุบันสำหรับเซลล์สัตว์ คือ การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเซลล์ที่เกิดจากการนำ DNA เข้ามา

วิธีการ

มีวิธีการต่างๆ ในการนำDNA จากภายนอก เข้าสู่เซลล์ ยูคาริโอติก : บางวิธีใช้การบำบัดทางกายภาพ (การใช้กระแสไฟฟ้า, การบีบเซลล์, อนุภาคนาโน , การใช้สนามแม่เหล็ก) บางวิธีใช้สารเคมีหรืออนุภาคชีวภาพ (ไวรัส) ที่ใช้เป็นพาหะ มีวิธีการส่งยีนที่แตกต่างกันมากมายที่พัฒนาขึ้นสำหรับเซลล์และเนื้อเยื่อประเภทต่างๆ ตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โดยทั่วไป วิธีการเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ ทางกายภาพ ทางเคมี และทางชีวภาพ^{[ 5 ]}

วิธีการทางกายภาพ ได้แก่อิเล็กโทรพอ เรชัน ไมโครอินเจค ชัน ยีนกันอิมเพลเฟคชันความดันไฮโดรสแตติกการให้ยาอย่างต่อเนื่อง และโซนิเคชัน วิธีการทางเคมี ได้แก่ไลโปเฟคชันซึ่งเป็นกระบวนการทรานสเฟคชัน DNA ที่ใช้ลิพิดเป็นตัวกลาง โดยใช้เวกเตอร์ไลโปโซม นอกจากนี้ยังอาจรวมถึงการใช้ตัวนำยีนโพลีเมอร์ (โพลีเพล็กซ์) ^{[ 6 ]} ทราน สเฟคชันทางชีวภาพมักจะเกิดขึ้นโดยไวรัสโดยใช้ความสามารถของไวรัสในการฉีด DNA เข้าไปในเซลล์โฮสต์ ยีนที่ต้องการส่งจะถูกบรรจุลงในอนุภาคไวรัสที่ไม่สามารถจำลองตัวเองได้ ไวรัสที่ใช้ในปัจจุบัน ได้แก่เรโทรไวรัส เลนติ ไวรัส อะเดโน ไวรัส อะเดโนแอส โซซิเอตไวรัส และ เฮอร์พีสซิมเพล็ก ซ์ไวรัส

วิธีการทางกายภาพ

วิธีการทางกายภาพเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในเชิงแนวคิด โดยใช้กลไกทางกายภาพบางอย่างเพื่อบังคับให้วัสดุที่ถ่ายโอนเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์เป้าหมาย วิธีการทางกายภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคืออิเล็กโทรพอเรชันซึ่งพัลส์ไฟฟ้าสั้นๆ จะรบกวนเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้กรดนิวคลีอิกที่ถ่ายโอนเข้าไปในเซลล์ได้^{[ 5 ]}วิธีการทางกายภาพอื่นๆ ใช้กลไกที่แตกต่างกันในการเจาะรูในเยื่อหุ้มเซลล์: โซโนพอเรชันใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูง (ส่วนใหญ่เกิดจากการเกิดโพรงอากาศของฟองก๊าซที่ทำปฏิกิริยากับเยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียง) การถ่ายโอนด้วยแสงใช้เลเซอร์ที่โฟกัสสูงเพื่อสร้าง รูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 ไมโครเมตร^{[ 7 ]}

มีหลายวิธีที่ใช้เครื่องมือที่บังคับกรดนิวคลีอิกเข้าไปในเซลล์ ได้แก่การฉีดกรดนิวคลีอิกด้วยเข็มขนาดเล็ก^{[ 5 ]}การส่งอนุภาคไบโอลิสติกซึ่งกรดนิวคลีอิกจะถูกยึดติดกับอนุภาคโลหะหนัก (โดยปกติคือทองคำ) และถูกผลักเข้าไปในเซลล์ด้วยความเร็วสูง^{[ 8 ]}และแมกเนโตเฟคชั่นซึ่งกรดนิวคลีอิกจะถูกยึดติดกับ อนุภาค เหล็กออกไซด์ แม่เหล็ก และถูกผลักเข้าไปในเซลล์เป้าหมายด้วยแม่เหล็ก^{[ 8 ]}

การส่งแบบไฮโดรไดนามิกเป็นวิธีการที่ใช้ในหนูและหนูแรต ซึ่งสามารถส่งกรดนิวคลีอิกไปยังตับได้โดยการฉีดปริมาณที่ค่อนข้างมากเข้าสู่กระแสเลือดในเวลาน้อยกว่า 10 วินาที โดยดีเอ็นเอเกือบทั้งหมดจะถูกแสดงออกในตับด้วยกระบวนการนี้^{[ 9 ]}

วิธีการทางเคมี

การถ่ายทอดทางพันธุกรรมโดยใช้สารเคมีสามารถแบ่งออกได้เป็นหลายประเภท ได้แก่^{ไซโคลเดกซ์ทริน [} 10 ] ^{โพลิเมอร์}^[ 11 ^]^ไล^โปโซม หรืออนุภาคนาโน^[¹²^] (โดยมีหรือไม่มีการปรับแต่งทางเคมีหรือไวรัส ดูด้านล่าง)

หนึ่งในวิธีการที่ถูกที่สุดใช้แคลเซียมฟอสเฟตซึ่งเดิมทีค้นพบโดยFL Grahamและ AJ van der Ebในปี 1973 ^{[ 13 ]} (ดูเพิ่มเติมที่^{[ 14 ]} ) สารละลายเกลือบัฟเฟอร์ HEPES (HeBS) ที่มีไอออนฟอสเฟตจะถูกรวมเข้ากับ สารละลาย แคลเซียมคลอไรด์ที่มี DNA ที่จะถูกถ่ายโอน เมื่อทั้งสองรวมกัน จะเกิดตะกอนละเอียดของแคลเซียมที่มีประจุบวกและฟอสเฟตที่มีประจุลบ ซึ่งจะจับกับ DNA ที่จะถูกถ่ายโอนบนพื้นผิว จากนั้นจึงเติมสารแขวนลอยของตะกอนลงในเซลล์ที่จะถูกถ่ายโอน (โดยปกติจะเป็นเซลล์เพาะเลี้ยงที่ปลูกเป็นชั้นเดียว) ด้วยกระบวนการที่ไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ เซลล์จะดูดซับตะกอนบางส่วน และ DNA ไปด้วย กระบวนการนี้เป็นวิธีการที่นิยมใช้ในการระบุออนโคยีนหลายชนิด^{[ 15 ]}
อีกวิธีหนึ่งคือการใช้พอลิเมอร์ประจุบวกเช่นDEAE-dextranหรือโพลีเอทิลีนอิมีน (PEI) ดีเอ็นเอที่มีประจุลบจะจับกับ พอ ลิแคตไอออนและสารประกอบเชิงซ้อนนี้จะถูกดูดซึมเข้าสู่เซลล์ผ่านกระบวนการเอนโดไซโทซิส
ไลโปเฟคชั่น (หรือ การถ่ายทอด ยีนด้วยไลโปโซม ) เป็นเทคนิคที่ใช้ในการฉีดสารพันธุกรรมเข้าไปในเซลล์โดยใช้ไลโปโซมซึ่งเป็นเวสิเคิลที่สามารถรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ ได้ง่าย เนื่องจากทั้งสองอย่างประกอบด้วยชั้นฟอสโฟลิปิดสองชั้น [ ^{16 ] โดย}ทั่วไป ไลโปเฟคชั่นจะใช้ลิปิดที่มีประจุบวก ( แคทไอออนิก ) ( ไลโปโซมแคทไอออนิกหรือส่วนผสม) เพื่อสร้างการรวมตัวกับสารพันธุกรรม ที่มีประจุลบ ( แอนไอออนิก ) ^{[ 17 ]}เทคโนโลยีการถ่ายทอดยีนนี้ทำงานเหมือนกับกระบวนการทางชีวเคมีอื่นๆ ที่ใช้พอลิเมอร์DEAE-เดกซ์แทรน แคลเซียมฟอสเฟตและอิเล็กโทรพอเรชั่นประสิทธิภาพของไลโปเฟคชั่นสามารถปรับปรุงได้โดยการรักษาเซลล์ที่ได้รับการถ่ายทอดยีนด้วยความร้อนอ่อน ๆ ^{[ 18 ]}
Fugeneเป็นชุดของรีเอเจนต์การถ่ายโอนยีนแบบไม่ใช้ไลโปโซมที่เป็นกรรมสิทธิ์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย สามารถถ่ายโอนยีนไปยังเซลล์หลากหลายชนิดโดยตรงด้วยประสิทธิภาพสูงและความเป็นพิษต่ำ^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}^{[ 21 ]}^{[ 22 ]}
เดนดริเมอร์เป็นโมเลกุลที่มีกิ่งก้านสาขาจำนวนมากโดยอาศัยหน่วยสร้างต่างๆ และสังเคราะห์ขึ้นโดยวิธีบรรจบกันหรือแยกออกเดนดริเมอร์ เหล่านี้ จะจับกับกรดนิวคลีอิกเพื่อสร้างเดนดริเพล็กซ์ จากนั้นจึงแทรกซึมเข้าไปในเซลล์^{[ 23 ]}^{[ 24 ]}

วิธีการทางไวรัส

สามารถนำ DNA เข้าสู่เซลล์ได้โดยใช้ไวรัสเป็นพาหะ ในกรณีเช่นนี้ เทคนิคนี้เรียกว่าการถ่ายทอดยีน (transduction ) และเซลล์จะถูกเรียกว่าได้รับการถ่ายทอดยีน (transduced) เวกเตอร์ อะดีโนไวรัสมีประโยชน์สำหรับวิธีการถ่ายทอดยีนโดยใช้ไวรัส เนื่องจากสามารถถ่ายทอดยีนเข้าสู่เซลล์มนุษย์ได้หลากหลายชนิดและมีอัตราการถ่ายทอดสูง^{[ 2 ]}เวกเตอร์เลนติไวรัสก็มีประโยชน์เช่นกันเนื่องจากความสามารถในการถ่ายทอดยีนเข้าสู่เซลล์ที่ไม่ได้กำลังแบ่งตัวแบบไมโทซิส

การหลอมรวมโปรโตพลาสต์เป็นเทคนิคที่ใช้เซลล์แบคทีเรียที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมโดยการบำบัดด้วยไลโซไซม์เพื่อกำจัดผนังเซลล์ จากนั้นจึงใช้สารที่ทำให้เกิดการหลอมรวม (เช่น ไวรัสเซนได, PEG, การใช้กระแสไฟฟ้า) เพื่อหลอมรวมโปรโตพลาสต์ที่มียีนที่สนใจเข้ากับเซลล์เป้าหมาย ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของวิธีนี้คือส่วนประกอบของแบคทีเรียจะถูกนำเข้าไปในเซลล์เป้าหมายอย่างไม่จำเพาะเจาะจงด้วย

การถ่ายทอดยีนแบบเสถียรและแบบชั่วคราว

การถ่ายทอดยีนแบบเสถียรและแบบชั่วคราวมีความแตกต่างกันในผลกระทบระยะยาวต่อเซลล์ เซลล์ที่ได้รับการถ่ายทอดยีนแบบเสถียรจะแสดงออกถึงดีเอ็นเอที่ได้รับการถ่ายทอดอย่างต่อเนื่องและส่งต่อให้กับเซลล์ลูกในขณะที่เซลล์ที่ได้รับการถ่ายทอดยีนแบบชั่วคราวจะแสดงออกถึงดีเอ็นเอที่ได้รับการถ่ายทอดเพียงช่วงเวลาสั้นๆ และจะไม่ส่งต่อให้กับเซลล์ลูก

สำหรับการประยุกต์ใช้การถ่ายทอดทางพันธุกรรมบางอย่าง การแสดงออกชั่วคราวของสารพันธุกรรมที่ถูกถ่ายทอดก็เพียงพอแล้ว เนื่องจากดีเอ็นเอที่นำเข้ามาในกระบวนการถ่ายทอดทางพันธุกรรมมักจะไม่รวมเข้ากับจีโนมของนิวเคลียส ดีเอ็นเอจากภายนอกจึงจะถูกเจือจางผ่านการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสหรือถูกย่อยสลาย^{[ 5 ]}เซลล์ไลน์ที่แสดง แอนติเจนนิวเคลียส 1 (EBNA1) ของไวรัส Epstein–Barr (EBV) หรือแอนติเจนขนาดใหญ่ T ของ SV40 ช่วยให้เกิดการขยายตัวแบบอิพิโซมอลของพลาสมิดที่มีต้นกำเนิดการจำลองแบบของไวรัส EBV (293E) หรือ SV40 (293T) ซึ่งช่วยลดอัตราการเจือจางลงอย่างมาก^{[ 25 ]}

หากต้องการให้ยีนที่ถูกถ่ายโอนยังคงอยู่ในจีโนมของเซลล์และเซลล์ลูก การถ่ายโอนยีนจะต้องเกิดขึ้นอย่างเสถียร เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ยีนเครื่องหมายจะถูกถ่ายโอนร่วมด้วย ซึ่งจะทำให้เซลล์มีข้อได้เปรียบในการคัดเลือก เช่น ความต้านทานต่อสารพิษบางชนิด เซลล์ที่ได้รับการถ่ายโอนยีนบางส่วน (น้อยมาก) จะรวมสารพันธุกรรมจากภายนอกเข้าไปในจีโนมโดยบังเอิญ หากเติมสารพิษลงในเซลล์เพาะเลี้ยง เซลล์เพียงไม่กี่เซลล์ที่มียีนเครื่องหมายรวมอยู่ในจีโนมเท่านั้นที่จะสามารถขยายพันธุ์ได้ในขณะที่เซลล์อื่นๆ จะตาย หลังจากใช้ความเครียดในการคัดเลือก (แรงกดดันในการคัดเลือก) เป็นระยะเวลาหนึ่ง เซลล์ที่มีการถ่ายโอนยีนอย่างเสถียรเท่านั้นที่จะยังคงอยู่และสามารถเพาะเลี้ยงต่อไปได้^{[ 26 ]}

สารที่ใช้กันทั่วไปในการคัดเลือกการถ่ายทอดยีนที่เสถียร
ตัวแทน	เครื่องหมายที่เลือกได้
เจเนติซิน (G418)	ยีนต้านทานนีโอไม ซิ น NeoR
พูโรไมซิน	พูโรไมซิน เอ็น-อะเซทิลทรานสเฟอเรส (PURO)
ซีโอซิน	ช บลี
ไฮโกรไมซิน บี	ยีนต้านทานไฮโกรไมซินHph
บลาสติซิดิน เอส	ที่ Bsdหรือ Bc Bsr

การถ่ายทอดอาร์เอ็นเอ

นอกจากนี้ยังสามารถนำ RNA เข้าสู่เซลล์เพื่อแสดงออกโปรตีนที่เข้ารหัสโดย RNA นั้นได้ชั่วคราว หรือเพื่อศึกษา จลนศาสตร์ การสลายตัวของ RNAการนำ RNA เข้าสู่เซลล์มักใช้ในเซลล์ปฐมภูมิที่ไม่แบ่งตัว

siRNAยังสามารถถ่ายโอนเพื่อให้เกิดการยับยั้ง RNA (เช่น การสูญเสีย RNA และโปรตีนจากยีนเป้าหมาย) ซึ่งกลายเป็นการประยุกต์ใช้หลักในการวิจัยเพื่อให้ได้ " การลดระดับ " ของโปรตีนที่สนใจ (เช่น Endothelin-1 ^{[ 27 ]} ) โดยมีศักยภาพในการประยุกต์ใช้ในการบำบัดด้วยยีน ข้อจำกัดของวิธีการยับยั้งคือความเป็นพิษของการถ่ายโอนต่อเซลล์และผลกระทบ "นอกเป้าหมาย" ที่อาจเกิดขึ้นต่อการแสดงออกของยีน/โปรตีนอื่นๆ

RNA สามารถทำให้บริสุทธิ์จากเซลล์หลังจากการสลายหรือสังเคราะห์จากนิวคลีโอไทด์ อิสระได้ ทั้งทางเคมีหรือทางเอนไซม์โดยใช้RNA polymeraseเพื่อถอดรหัสแม่แบบDNAเช่นเดียวกับ DNA RNA สามารถส่งไปยังเซลล์ได้ด้วยวิธีการต่างๆ รวมถึงการฉีดไมโครการใช้กระแสไฟฟ้าและการถ่ายทอดผ่านลิปิดหาก RNA เข้ารหัสโปรตีนเซลล์ที่ได้รับการถ่ายทอดอาจแปล RNA เป็นโปรตีนที่เข้ารหัส^{[ 28 ]} หาก RNA เป็น RNA ควบคุม (เช่นmiRNA ) RNA อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ในเซลล์ (เช่นการน็อคดาวน์ที่เกิดจาก RNAi )

การห่อหุ้มโมเลกุล RNA ในอนุภาคนาโนไขมันถือเป็นความก้าวหน้าในการผลิตวัคซีน RNA ที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยแก้ปัญหาอุปสรรคทางเทคนิคที่สำคัญหลายประการในการส่งโมเลกุล RNA เข้าสู่เซลล์มนุษย์^{[ 29 ]}^{[ 30 ]}

โมเลกุล RNA ที่สั้นกว่าประมาณ 25 นิวคลีโอไทด์ (nt) ส่วนใหญ่จะหลบเลี่ยงการตรวจจับของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดซึ่งจะถูกกระตุ้นโดยโมเลกุล RNA ที่ยาวกว่า เซลล์ส่วนใหญ่ในร่างกายสร้างโปรตีนของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด และเมื่อสัมผัสกับโมเลกุล RNA ยาวจากภายนอก โปรตีนเหล่านี้จะเริ่มกระบวนการส่งสัญญาณที่ส่งผลให้เกิดการอักเสบการอักเสบนี้ทำให้เซลล์ที่สัมผัสและเซลล์ใกล้เคียงไวต่อการสัมผัสในครั้งต่อไปมากขึ้น ดังนั้น ในขณะที่เซลล์สามารถถูกถ่ายทอดยีนซ้ำๆ ด้วย RNA สั้นได้โดยมีผลกระทบที่ไม่จำเพาะเจาะจงน้อย การถ่ายทอดยีนซ้ำๆ ด้วย RNA ยาวแม้เพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เซลล์ตายได้ เว้นแต่จะมีการใช้มาตรการเพื่อยับยั้งหรือหลีกเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด (ดู "การถ่ายทอดยีนด้วย RNA ยาว" ด้านล่าง)

การถ่ายทอด RNA สายสั้นถูกนำมาใช้เป็นประจำในการวิจัยทางชีววิทยาเพื่อลดการแสดงออกของโปรตีนที่สนใจ (โดยใช้siRNA ) หรือเพื่อแสดงออกหรือปิดกั้นการทำงานของmiRNA (โดยใช้ RNA สายสั้นที่ทำงานอย่างอิสระจากกลไก RNAiของเซลล์ดังนั้นจึงไม่เรียกว่า siRNA) ในขณะที่เวกเตอร์ที่ใช้ DNA ( ไวรัสพลาสมิด ) ที่เข้ารหัสโมเลกุล RNA สายสั้นก็สามารถนำมาใช้ได้เช่นกัน แต่การถ่ายทอด RNA สายสั้นไม่มีความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลง DNA ของเซลล์ ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่นำไปสู่การพัฒนา RNA สายสั้นให้เป็น^ยาโมเลกุล ขนาด ใหญ่ชนิดใหม่ [ ³¹^]

การถ่ายทอด RNA สายยาว คือกระบวนการนำโมเลกุล RNA ที่มีความยาวมากกว่าประมาณ 25 นิวคลีโอไทด์ เข้าสู่เซลล์ที่มีชีวิตโดยเจตนา มีการแยกความแตกต่างระหว่างการถ่ายทอด RNA สายสั้นและสายยาว เนื่องจากโมเลกุล RNA สายยาวจากภายนอกกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในเซลล์ ซึ่งอาจก่อให้เกิดผลกระทบที่ไม่จำเพาะเจาะจงหลายอย่าง รวมถึงการ ยับยั้ง การแปลรหัส การหยุด วงจรเซลล์และการตาย ของเซลล์แบบ อะพอพโทซิส

RNA สายยาวจากภายในร่างกายเทียบกับจากภายนอกร่างกาย

ระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดได้วิวัฒนาการมาเพื่อป้องกันการติดเชื้อโดยการตรวจจับรูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับเชื้อโรค (PAMPs) และกระตุ้นชุดการตอบสนองที่ซับซ้อนซึ่งเรียกรวมกันว่าการ อักเสบ เซลล์จำนวนมากแสดงตัวรับการจดจำรูปแบบ (PRRs) เฉพาะสำหรับ RNA ภายนอก รวมถึงตัวรับ Toll-like receptor 3,7,8 ( TLR3 , TLR7 , TLR8 ) ^{[ 32 ]}^{[ 33 ]}^{[ 34 ]}^{[ 35 ]} RNA helicase RIG1 (RARRES3) ^{[ 36 ]}โปรตีนไคเนส R (PKR หรือ EIF2AK2) ^{[ 37 ]}^{[ 38 ]}สมาชิกของตระกูลโปรตีน oligoadenylate synthetase ( OAS1 , OAS2 , OAS3 ) และอื่นๆ โปรตีนทั้งหมดเหล่านี้สามารถจับกับโมเลกุล RNA ภายนอกได้อย่างจำเพาะเจาะจงและกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ลักษณะทางเคมี โครงสร้าง หรือลักษณะอื่นๆ ที่เฉพาะเจาะจงของโมเลกุล RNA สายยาวที่จำเป็นต่อการจดจำโดย PRR ยังคงไม่เป็นที่รู้จักมากนัก แม้ว่าจะมีการศึกษาอย่างเข้มข้นแล้วก็ตาม ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง เซลล์ ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ทั่วไปอาจมีโมเลกุล mRNA และโมเลกุล RNA สายยาวอื่นๆ ที่ทำหน้าที่ควบคุมหลายแสนโมเลกุลวิธีที่เซลล์แยกแยะ RNA สายยาวจากภายนอกออกจาก RNA สายยาวภายในจำนวนมากนั้นเป็นคำถามสำคัญที่ยังไม่มีคำตอบในชีววิทยาของเซลล์รายงานหลายฉบับชี้ให้เห็นว่าการฟอสฟอริเลชันที่ปลาย 5' ของโมเลกุล RNA สายยาวสามารถส่งผลต่อ ความสามารถใน การกระตุ้นภูมิคุ้มกันและโดยเฉพาะอย่างยิ่ง RNA ที่มี 5'-ไตรฟอสเฟต ซึ่งสามารถผลิตได้ในระหว่างการติดเชื้อไวรัส มีความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันมากกว่า RNA ที่มี 5'-ไดฟอสเฟต RNA ที่มี 5'-โมโนฟอสเฟต หรือ RNA ที่ไม่มีฟอสเฟตที่ปลาย 5' ^{[ 39 ]}^{[ 40 ]}^{[ 41 ]}^{[ 42 ]}^{[ 43 ]}^{[ 44 ]}อย่างไรก็ตาม RNA สายยาวที่ถอดรหัสในหลอดทดลอง (ivT) ที่มีหมวก 7-เมทิลกัวโนซีน (มีอยู่ใน mRNA ของยูคาริโอต ) ก็มีภูมิคุ้มกันสูงเช่นกัน แม้ว่าจะไม่มีฟอสเฟตที่ 5' ก็ตาม^{[ 45 ]}ซึ่งแสดงให้เห็นว่าลักษณะอื่นๆ นอกเหนือจากฟอสโฟริเลชันที่ 5' สามารถส่งผลต่อภูมิคุ้มกันของโมเลกุล RNA ได้

mRNA ของยูคาริโอตประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ที่ถูกดัดแปลงทางเคมี เช่นN ⁶ -เมทิลอะดีโนซีน 5- เมทิลไซทิดีนและ นิวคลีโอไทด์ 2'-O-เมทิลเลตแม้ว่าจะมีนิวคลีโอไทด์ที่ถูกดัดแปลงเหล่านี้เพียงจำนวนเล็กน้อยในโมเลกุล mRNA ทั่วไป แต่ก็อาจช่วยป้องกันไม่ให้ mRNA กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดได้ โดยการรบกวนโครงสร้างทุติยภูมิที่คล้ายกับ RNA สองสาย (dsRNA) ^{[ 46 ]}^{[ 34 ]}ซึ่งเป็น RNA ชนิดหนึ่งที่เชื่อว่ามีอยู่ในเซลล์เฉพาะในช่วงที่มีการติดเชื้อไวรัสเท่านั้น ความสามารถในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันของ RNA สายยาวถูกนำมาใช้ในการศึกษาทั้งภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว

การถ่ายทอด RNA สายยาวซ้ำๆ

การยับยั้งโปรตีนเพียงสามชนิด ได้แก่อินเตอร์เฟอรอน-β , STAT2และEIF2AK2ก็เพียงพอที่จะช่วยเซลล์ไฟโบรบลาสต์ ของมนุษย์ให้รอดพ้น จากการตายของเซลล์ที่เกิดจากการถ่ายทอด RNA ที่เข้ารหัสโปรตีนสายยาวบ่อยครั้ง^{[ 45 ]}การยับยั้งการส่งสัญญาณของอินเตอร์เฟอรอนจะขัดขวางวงจรป้อนกลับเชิงบวกที่ปกติจะทำให้เซลล์ไวต่อ RNA สายยาวจากภายนอกมากขึ้น นักวิจัยได้ใช้เทคนิคนี้ในการแสดงออกของโปรตีนรีโปรแกรม ในเซลล์ ไฟโบรบลาสต์ของมนุษย์ขั้นต้น เมื่อไม่นานมานี้ ^{[ 47 ]}

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

Segura T, Shea LD (2001). "วัสดุสำหรับการนำส่งยีนโดยไม่ใช้ไวรัส". Annual Review of Materials Research . 31 : 25–46 . Bibcode : 2001AnRMS..31...25S . doi : 10.1146/annurev.matsci.31.1.25 .
Luo D, Saltzman WM (มกราคม 2000). "ระบบนำส่ง DNA สังเคราะห์" Nature Biotechnology . 18 (1): 33– 7. doi : 10.1038/71889 . PMID 10625387 . S2CID 7068508 .
Bonetta L (2005). "ข้อมูลเชิงลึก—การประเมินวิธีการส่งยีน" Nature Methods . 2 ( 11): 875– 883. doi : 10.1038/nmeth1105-875 . S2CID 8078059 .

ลิงก์ภายนอก

Scholiaมีโปรไฟล์สำหรับการถ่ายทอดยีน(Q1429031 )

การถ่ายทอดยีน (Transfection) ในฐานข้อมูล Medical Subject Headings (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา
แหล่งข้อมูลการวิจัยทางชีววิทยา — บทความและฟอรัมเกี่ยวกับการถ่ายทอดยีน
งานวิจัยด้านการถ่ายโอนยีนด้วยแสงที่มหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ส
การประชุมสัมมนาด้านระบบนำส่งยา ครั้งที่ 10 ระหว่างสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น

[

[

[

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

ไซโคลเดกซ์ทริน [

]

[

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

16 ] โดย

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

ยา

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[ 41 ]

[ 42 ]

[ 43 ]

[ 44 ]

[ 45 ]

[ 46 ]

[ 47 ]