$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Dostarczanie DNA i RNA do komórek ssaków służy jako główny filar badań biomedycznych1. Powszechną metodą wprowadzania egzogennych kwasów nukleinowych (NA) do komórek ssaków jest transfekcja przejściowa2,3. Technika ta polega na mieszaniu NA z dostępnymi na rynku odczynnikami do transfekcji, które są w stanie dostarczyć je do komórek biorcy. Zazwyczaj NA jest dostarczany przez transfekcję do przodu, w której komórki przylegające do dwuwymiarowej powierzchni otrzymują kompleks transfekcji. Podczas gdy transfekcja do przodu dla najpowszechniej ustalonych linii komórkowych jest solidna, a protokoły są dobrze opublikowane, bardziej niszowe typy komórek o morfologii niejednowarstwowej nie ulegają łatwej transfekcji, co ogranicza ilość NA, która może zostać dostarczona, i liczbę komórek, które ją odbierają.
Pluripotencjalne komórki macierzyste (PSC) służą jako atrakcyjny model do zrozumienia rozwoju i jako narzędzie dla medycyny regeneracyjnej, biorąc pod uwagę ich zdolność do dzielenia się w nieskończoność i wytwarzania dowolnego typu komórek ciała. W przypadku mysich PSC (mPSC) rutynowe warunki hodowli in vitro z 2 inhibitorami i LIF (2i/LIF) utrzymują morfologię kolonii przypominającą kopułę, bezpośrednio ograniczając liczbę komórek wystawionych na transfekcję do przodu4,5,6. Aby temu zaradzić, można przeprowadzić odwrotną transfekcję: komórki są dodawane do naczynia zawierającego pożywkę i odczynnik do transfekcji, zamiast dodawać odczynnik do transfekcji do przylegających komórek7. Chociaż zwiększa to liczbę komórek wystawionych na działanie odczynnika, wymaga to również jednoczesnego pasażowania i transfekcji komórek.
Wychodząc poza proste transfekcje pojedynczego NA, badacze często dążą do dostarczenia kilku konstruktów NA do populacji komórek in vitro. Zazwyczaj osiąga się to poprzez kotransfekcję, w której NA są mieszane w określonym stosunku (1:1, 9:1 itd.), a następnie są łączone z wybranym odczynnikiem do transfekcji8. W ten sposób uzyskuje się mieszaninę NA i odczynnika, która zachowuje oryginalny stosunek NAs względem siebie - podczas gdy komórki w leczeniu mogą otrzymywać różne ilości tej mieszanki, wszystkie otrzymują ten sam stosunek9. Chociaż jest to korzystne, gdy znany jest pożądany stosunek części, określenie tego stosunku z wyprzedzeniem może być pracochłonne, a każdy stosunek stanowi inny warunek. Jedną z alternatyw jest wykonanie "politransfekcji", w której poszczególne NA są mieszane z odczynnikiem do transfekcji niezależnie od siebie9. Łącząc kompleksy transfekcyjne zawierające pojedyncze NA (zamiast łączyć NA przed utworzeniem kompleksów), naukowcy mogą badać szeroki wachlarz stechiometrii NA w jednym eksperymencie transfekcyjnym9. Jest to szczególnie cenne w przypadkach, w których oczekuje się, że produkty kilku agencji narodowych będą ze sobą współdziałać, na przykład z indukowalnymi systemami transkrypcji lub systemami z wbudowanym sprzężeniem zwrotnym1,10,11. Jednak, aby zrobić to skutecznie, potrzebna jest wysoka wydajność transfekcji. Rzeczywiście, wraz ze wzrostem liczby unikalnych transfekowanych NA, prawdopodobieństwo, że dana komórka otrzyma wszystkie pożądane NA, maleje wykładniczo9, 12.
Poniższy raport opisuje protokół odwrotnej transfekcji dla mPSC przy użyciu odczynnika do transfekcji na bazie kationowych lipidów, w którym komórki są wystawione na działanie mieszanki odczynnika i NA przez maksymalnie 5 minut, aby zmaksymalizować żywotność i zminimalizować czas poza typowymi warunkami hodowli. Porównanie tego protokołu ze standardową transfekcją do przodu tych komórek wykazuje wyższą skuteczność transfekcji i wzrost całkowitej liczby ocalałych transfekowanych komórek. Łącząc tę odwrotną transfekcję z trójplazmidową politransfekcją z wykorzystaniem prostych reporterów fluorescencyjnych, wykazano rozszerzony potencjał w zakresie badań przesiewowych współczynników NA przy wysokiej skuteczności transfekcji.