Transformasi dan transfeksi adalah teknik inti untuk memasukkan DNA asing ke dalam sel. Mereka adalah fondasi produksi protein rekombinan, terapi gen, genomik fungsional, dan biologi sintetis.
Transformasi Bakteri
Transformasi adalah pengambilan DNA eksogen oleh sel bakteri. Sebagian besar strain laboratorium Escherichia coli tidak kompeten secara alami dan harus dibuat kompeten secara artifisial.
Transformasi kimia menggunakan perlakuan kalsium klorida (CaCl₂) untuk membuat membran sel bakteri permeabel terhadap DNA. Sel diinkubasi di atas es dengan DNA, heat-shock pada 42 °C selama 45–90 detik, kemudian dikembalikan ke es. Pertumbuhan singkat dalam medium non-selektif memungkinkan ekspresi penanda resistensi antibiotik sebelum ditanam pada agar selektif. Transformasi kimia biasanya menghasilkan 10⁶–10⁸ unit pembentuk koloni per mikrogram DNA plasmid.
Sel elektrokompeten disiapkan dengan mencuci bakteri fase log dalam gliserol 10% sedingin es untuk menghilangkan ion. Pulse tegangan tinggi singkat (1,5–2,5 kV) memporasi membran sel secara sementara, memungkinkan masuknya DNA. Elektroporasi menghasilkan 10⁹–10¹⁰ CFU/µg untuk plasmid kecil dan bekerja dengan produk ligasi dan konstruk yang lebih besar.
Transfeksi Sel Eukariotik
Transfeksi memasukkan DNA ke dalam sel mamalia atau serangga. Istilah ini membedakannya dari transformasi, yang merujuk pada pengambilan bakteri.
- Transfeksi yang dimediasi lipid: lipid kationik membentuk liposom yang menyelubungi DNA dan bergabung dengan membran sel. Metode ini efisien untuk sebagian besar garis sel adheren (HeLa, HEK 293) tetapi bersifat toksik bagi beberapa sel primer.
- Ko-presipitasi kalsium fosfat: DNA membentuk endapan dengan kalsium fosfat yang mengendap ke sel dan diambil oleh endositosis. Ini murah tetapi kurang efisien dan memerlukan kontrol pH yang hati-hati.
- Elektroporasi: seperti pada bakteri, pulse listrik singkat memporasi membran. Ini bekerja untuk sel yang sulit ditransfeksi (sel primer, sel suspensi) tetapi menyebabkan kematian sel yang signifikan.
- Transduksi virus: menggunakan lentivirus, retrovirus, atau adeno-associated virus (AAV) yang dimodifikasi untuk mengirimkan materi genetik. Ini adalah metode paling efisien untuk sel primer dan untuk integrasi stabil ke dalam genom.
Transfeksi Stabil vs. Sementara
Transfeksi sementara menghasilkan ekspresi selama 2–7 hari karena plasmid tetap episomal. Transfeksi stabil menggunakan penanda selektif (misalnya, puromisin, G418, higromisin) untuk memilih sel yang telah mengintegrasikan DNA ke dalam genomnya, menghasilkan garis sel permanen.
