Transfekcija je proces koji omogućuje egzogenim nukleinskim kiselinama da zaobiđu staničnu membranu i uđu u stanice. Egzogene nukleinske kiseline koje se obično koriste su plazmidna DNA, RNA, siRNA i oligonukleotidi. Nakon što se dostave u stanice, nukleinske kiseline moduliraju ekspresiju gena potičući prekomjernu ekspresiju ili utišavanje gena od interesa.

Prekomjerna ekspresija gena nezamjenjiv je alat za:

• razumijevanje uloge gena (studije gena, visokopropusni probir)
• proizvodnju bioloških lijekova poput antitijela (proizvodnja proteina) i rekombinantnih virusnih čestica
• terapijske svrhe - proizvodnja virusa za gensku i staničnu terapiju

Utišavanje gena je metoda koja se koristi za sprječavanje ekspresije gena od interesa. Ekspresija gena može se djelomično smanjiti (knockdown gena) ili potpuno blokirati (nokaut gena). Budući da se potencijalno može ciljati bilo koji gen, utišavanje gena je prevladavajuća tehnika koja se koristi za razvoj terapija temeljenih na genima za rješavanje monogenskih patologija, raka i u strategijama imunoterapije.

Transfekcija nukleinskih kiselina koristi se za privremeno ili stabilno modificiranje stanica prekomjernom ekspresijom ili utišavanjem specifičnih gena. Za provođenje transfekcije može se koristiti nekoliko metoda koje se općenito dijele u dvije različite kategorije: kemijske i fizičke. Postoji nekoliko fizičkih metoda, kao što su elektroporacija, sonoporacija ili mikroinjektiranje, ali ti su procesi složeni i relativno toksični za stanice sisavaca. Kemijski posredovana transfekcija izvrsna je alternativa zbog jednostavnog korištenja, visoke učinkovitosti transfekcije i izvrsne stanične održivosti. Kemijska transfekcija se obično izvodi korištenjem kationskih polimera ili lipida koji će zaštititi anionske nukleinske kiseline.

1. Inkapsulacija genetskog materijala s transfekcijskim reagensom
Nukleinske kiseline su negativno nabijene zbog svog polifosfatnog lanca i stoga mogu stupiti u interakciju s pozitivno nabijenim transfekcijskim reagensima (polimerima ili lipidima). To rezultira stvaranjem transfekcijskih kompleksa ili nanočestica koje štite nukleinske kiseline od razgradnje posredovane nukleazama.

2. Stanična apsorpcija nanočestica
Većina stanica eksprimira negativno nabijene proteoglikane heparan sulfata na vanjskoj površini stanične membrane, s kojima pozitivno nabijeni transfekcijski kompleksi mogu stupiti u interakciju. Ova interakcija ključna je za pokretanje stanične apsorpcije putem procesa endocitoze.

3. Otpuštanje u citosol i transport u jezgru radi transkripcije po potrebi
Nakon staničnog unosa, transfekcijski kompleksi se sekvestriraju u unutarstanične vezikule. Naši transfekcijski reagensi mogu inducirati otpuštanje nukleinskih kiselina u citoplazmu putem rupture ili fuzije membrane vezikula. Većina nukleinskih kiselina (oligonukleotidi, siRNA, mRNA itd.) ostaje u citoplazmi gdje je aktivna. U slučaju prijenosa gena, plazmidna DNA se transportira u jezgru radi prolazne ekspresije) koja može postati trajna nakon integracije genoma (stabilna ekspresija).