Ludzkie embrionalne komórki macierzyste (hESC) pochodzące z wewnętrznej masy komórkowej blastocysty są pluripotencjalne i mogą być różnicowane na różne typy komórek w zależności od czynników zewnętrznych w warunkach in vitro1,2. Aby w pełni wykorzystać potencjał hESC, konieczne jest dysponowanie szybkimi i niezawodnymi metodami dostarczania genów do tych komórek. Konwencjonalnie stosowane techniki można ogólnie podzielić na dwa typy: niewirusowe i wirusowe systemy dostarczania genów3,4. Częściej stosowanymi niewirusowymi systemami dostarczania genów są lipofekcja, elektroporacja i nukleofekcja. Niewirusowe systemy dostarczania są korzystne ze względu na mniejszą liczbę mutacji insercyjnych i ogólny spadek immunogenności5,6. Jednak metody te skutkują niską wydajnością transfekcji i krótkim czasem trwania przejściowej ekspresji genów, co jest głównym ograniczeniem dla długoterminowych badań różnicowania7. Elektroporacja skutkuje lepszą wydajnością transfekcji w porównaniu z lipofekcją; Powoduje to jednak ponad 50% śmierć komórki8,9,10. Korzystając z nukleofekcji, przeżycie komórek i wydajność transfekcji można poprawić, łącząc lipofekcję i elektroporację, ale podejście to wymaga specyficznych dla komórek i specjalistycznego sprzętu, a zatem staje się dość kosztowne dla zastosowań na większą skalę11,12.
W przeciwieństwie do tego, wektory wirusowe wykazały zwiększoną skuteczność transfekcji, jak również ogólnie niską cytotoksyczność po transdukcji. Ponadto dostarczone geny ulegają stabilnej ekspresji, co sprawia, że metoda ta jest idealna do długoterminowych badań13. Do najczęściej stosowanych wektorów wirusowych do dostarczania genów do hESC należą wektory lentiwirusowe (LVS), które mogą zapewnić ponad 80% skuteczność transdukcji przy użyciu cząstek wirusa o wysokim mianie14,15. Lipofekcja i wytrącanie CaPO4 są jednymi z najczęściej stosowanych metod przejściowej transfekcji komórek HEK293T lub ich pochodnych za pomocą wektorów transferu genów wraz z plazmidami pakującymi w celu uzyskania cząstek lentiwirusowych16. Chociaż lipofekcja skutkuje dobrą wydajnością transfekcji i niską cytotoksycznością, technika ta jest utrudniona ze względu na jej koszt, a skalowanie w celu uzyskania cząstek lentiwirusa o wysokim mianie byłoby bardzo kosztowne. Wytrącanie CaPO4 skutkuje stosunkowo podobną wydajnością transfekcji do tych uzyskiwanych przy użyciu lipofekcji. Chociaż jest to opłacalne, wytrącanie CaPO4 powoduje znaczną śmierć komórek po transfekcji, co utrudnia standaryzację i unikanie różnic między partiami17. W tym scenariuszu opracowanie metody, która zapewnia wysoką wydajność transfekcji, niską cytotoksyczność i opłacalność, ma kluczowe znaczenie dla produkcji cząstek lentiwirusowych o wysokim mianie, które mają być stosowane w hESC.
Polietylenina (PEI) to kationowy polimer, który może transfekować HEK293T komórki z wysoką wydajnością bez dużej cytotoksyczności i ma znikomy koszt w porównaniu do metod opartych na lipofekcji18. W tej sytuacji PEI może być stosowany do zastosowań na większą skalę w produkcji LVS o wysokim mianie poprzez zagęszczanie cząstek lentiwirusa z supernatantów hodowlanych przy użyciu różnych technik. W prezentowanym artykule opisano zastosowanie PEI do transfekcji komórek HEK293T oraz zagęszczenia wektora lentiwirusowego za pomocą ultrawirowania przez poduszkę sacharozową. Stosując tę metodę, regularnie uzyskujemy miana znacznie powyżej 5 x 107 j.m./ml z niskimi wahaniami między partiami. Metoda jest prosta, nieskomplikowana i opłacalna w przypadku zastosowań na dużą skalę w zakresie dostarczania genów do komórek hESC i komórek pochodzących z hESC.