在生物制药、疫苗研发及基础生命科学研究领域,重组蛋白作为关键的试剂、药物靶点或治疗分子,其高效、高产量、高活性的生产至关重要。相较于耗时漫长的稳定细胞系开发,大规模瞬时转染凭借其快速、灵活、高产的特点,已成为获取毫克至克级重组蛋白的首选策略。而聚乙烯亚胺(PEI)转染试剂,特别是高性能线性PEI,以其卓越的综合性能,成为推动HEK293和CHO等哺乳动物细胞实现高水平重组蛋白表达的核心驱动力。
重组蛋白的瞬时生产依赖于将目标基因的表达质粒高效递送至宿主细胞内并成功转录翻译。PEI在这一过程中扮演着不可替代的角色:
1.高效核酸递送专家:
核酸压缩与保护:带正电荷的PEI分子通过静电作用,紧密包裹并压缩带负电荷的表达质粒DNA,形成稳定的PEI-DNA复合物 (Polyplexes)。这种压缩不仅能保护DNA免受培养基中核酸酶的降解,更显著缩小了其流体力学体积。
促进细胞摄取:PEI-DNA复合物通过静电相互作用吸附到细胞表面富含负电荷的蛋白聚糖(如硫酸乙酰肝素)上,有效激活细胞的内吞机制,将复合物高效内化。
突破关键瓶颈—“质子海绵效应”:PEI的核心价值在于其强大的质子海绵效应。当复合物被困于酸性内吞体(pH~5.0-6.0)时,PEI分子上大量的可质子化胺基团(尤其是仲胺和叔胺)大量吸收质子(H⁺)。这导致氯离子(Cl⁻)伴随进入内吞体,引发渗透压急剧升高,最终使内吞体肿胀破裂,将质粒DNA成功释放到细胞质中,进而进入细胞核进行转录。
2.支持高水平、持续性表达:
成功的瞬时生产需要质粒在进入细胞核后能进行高效转录和持续翻译。PEI介导的高效递送确保了细胞内高拷贝数的质粒,为蛋白的高水平表达打下基础。尤其在使用分泌表达载体时(如用于抗体、Fc融合蛋白、细胞因子等),线性PEI的低细胞毒性对维持转染后细胞的长时间活力和旺盛分泌能力至关重要,直接影响最终蛋白的累积产量和质量(如正确折叠、糖基化)。