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La consegna di DNA e RNA nelle cellule di mammifero è un pilastro fondamentale della ricerca biomedica1. Un metodo comune per introdurre acidi nucleici esogeni (NA) nelle cellule di mammifero è attraverso la trasfezione transitoria 2,3. Questa tecnica si basa sulla miscelazione di NA con reagenti di trasfezione disponibili in commercio in grado di veicolarli nelle cellule riceventi. Tipicamente, la NA viene consegnata tramite trasfezione diretta, in cui le cellule aderenti a una superficie bidimensionale ricevono il complesso di trasfezione. Mentre la trasfezione in avanti per le linee cellulari consolidate più comuni è robusta e i protocolli sono ben pubblicati, i tipi di cellule più di nicchia con morfologie non monostrato non si trasfettano facilmente, limitando la quantità di NA che può essere rilasciata e il numero di cellule che la ricevono.
Le cellule staminali pluripotenti (PSC) fungono da modello interessante per la comprensione dello sviluppo e come strumento per la medicina rigenerativa, data la loro capacità di dividersi indefinitamente e produrre qualsiasi tipo di cellula corporea. Per le PSC di topo (mPSC), le condizioni di coltura in vitro di routine con 2 inibitori e LIF (2i/LIF) mantengono una morfologia della colonia simile a quella di una cupola, limitando direttamente il numero di cellule esposte a una trasfezione diretta 4,5,6. Per risolvere questo problema, è possibile eseguire una trasfezione inversa: le cellule vengono aggiunte a un piatto contenente terreno e reagente di trasfezione, piuttosto che aggiungere il reagente di trasfezione alle cellule aderenti7. Se da un lato questo aumenta il numero di cellule esposte al reagente, dall'altro richiede che le cellule vengano passate e trasfettate contemporaneamente.
Andando oltre le semplici trasfezioni di NA singole, i ricercatori spesso mirano a fornire diversi costrutti NA in una popolazione di cellule in vitro. Ciò si ottiene tipicamente attraverso una co-trasfezione, in cui le NA vengono miscelate in un dato rapporto (1:1, 9:1, ecc.) e vengono quindi combinate con il reagente di trasfezionescelto 8. In questo modo si ottiene una miscela di NA e reagenti che preserva il rapporto originale di NA l'una con l'altra - mentre le cellule nel trattamento possono ricevere quantità diverse di questa miscela, ricevono tutte lo stesso rapporto9. Sebbene ciò sia vantaggioso quando si conosce il rapporto desiderato tra le parti, la determinazione anticipata di questo rapporto può richiedere molto lavoro, poiché ogni rapporto costituisce una condizione diversa. Un'alternativa è quella di eseguire una "politrasfezione", in cui i singoli NA vengono miscelati con il reagente di trasfezione indipendentemente l'uno dall'altro9. Combinando complessi di trasfezione contenenti singole NA (piuttosto che combinare NA prima di creare i complessi), i ricercatori possono esplorare un'ampia gamma di stechiometrie NA in un singolo esperimento di trasfezione9. Ciò è particolarmente utile nei casi in cui ci si aspetta che i prodotti di diversi NA interagiscano tra loro, come ad esempio con sistemi di trascrizione inducibili o sistemi con feedback incorporato in 1,10,11. Tuttavia, per farlo in modo efficace, è necessaria un'elevata efficienza di trasfezione. Infatti, all'aumentare del numero di NA trasfettate uniche, la probabilità che una data cellula riceva tutte le NA desiderate diminuisce esponenzialmente 9,12.
Il seguente rapporto descrive un protocollo di trasfezione inversa per mPSC che utilizza un reagente di trasfezione a base di lipidi cationici, in cui le cellule sono esposte alla miscela reagente-NA per un massimo di 5 minuti per massimizzare la vitalità e ridurre al minimo il tempo al di fuori delle tipiche condizioni di coltura. Il confronto di questo protocollo con la trasfezione in avanti standard di queste cellule dimostra una maggiore efficienza di trasfezione e un aumento del numero totale di cellule trasfettate sopravvissute. Combinando questa trasfezione inversa con una politrasfezione a tre plasmidi che coinvolge semplici reporter fluorescenti, viene dimostrato un potenziale ampliato per lo screening dei rapporti NA con un'elevata efficienza di trasfezione.