トランスフェクション戦略の選択

一過性または安定トランスフェクションの必要性は、実施したい実験の期間と最終目標に依存します。一過的にトランスフェクションされた細胞は、通常トランスフェクション後24 ～ 96 時間の間に回収され、遺伝子または遺伝子産物の短期間発現の効果に関する研究、RNA 干渉（RNAi）媒介遺伝子サイレンシングの実施、あるいは組み換えタンパク質の迅速な小規模生産に用いられます。mRNAを用いる一過性トランスフェクションではさらに迅速に結果が得られます。なぜなら、mRNA は核への転座および転写プロセスを必要とせず、サイトゾルで発現されるからです。一部のシステムで、トランスフェクションされた mRNA をトランスフェクション後数分以内にで発現させることが可能です。

これに対して、安定トランスフェクションは、長期の遺伝子発現や多くの実験でトランスフェクションされた細胞を使用する必要がある場合により有用です。DNA ベクターの染色体への組み込みは稀なイベントであるため、細胞の安定トランスフェクションは選択的スクリーニングとクローン単離を必要とする、より多くの時間と労力を要する困難なプロセスです。このため、通常、大規模なタンパク質生産、長期的な薬理学的研究、遺伝子療法、または長期的な遺伝子調節機構に関する研究に用いられます。

哺乳類細胞の一過性トランスフェクションは、トランスフェクション試薬の発明以来、正しいフォールディングや翻訳後修飾（細菌細胞に組み換えタンパク質を発現させる場合には得られません）を受けた組み換えタンパク質の生産に用いられてきましたが、ミリグラムからグラム単位の組み換えタンパク質を発現する能力は、主に安定した細胞株の作製に依存します。最近では、浮遊培養に適応させた HEK293 および CHO 細胞による大量の一過性発現によって、面倒な安定細胞株開発のプロセスを必要とせず、大量の組み換えタンパク質を取得する必要性に対処しています。一過性トランスフェクションによる組み換えタンパク質の発現は、目的のベクターと浮遊培養に適応させた CHO 細胞または HEK293 細胞から開始して、3～7日で1 リットルあたりミリグラム量の正しくフォールディングされたグリコシル化組み換えタンパク質を 生産できます。

哺乳類細胞を用いた迅速で超高収量のタンパク質生産を目指した一過性発現技術の大きな進歩は、Expi293 Expression Systemに見られます。このシステムは、カチオン性脂質ベースの ExpiFectamine 293 トランスフェクション試薬を最適化したトランスフェクションエンハンサーとともに用いて Expi293F 細胞を Expi293 発現培地で高密度培養したものに基づいています。このシステムは、すべての構成品が連携して、 FreeStyle 293 Expression Systemなどの従来の培養システムよりも 2 倍から 10 倍高いタンパク質収量を生み、IgG および非 IgG タンパク質について 1 g/L を超える発現レベルを実現します。

臨床のバイオ治療薬は安定した高発現トランスフェクタントを使用して頻繁に生成されますが、これはきわめて大規模でバッチ間で一貫性と低コストを提供するからです。しかし、多くの創薬アプリケーションでは、一過性トランスフェクション法を用いて迅速にタンパク質コンストラクトをスクリーニングすることが有益です。1 週間未満でさまざまな候補分子を同時に評価できます。多くの場合、一過性トランスフェクションは、完了までに 3 カ月以上かかることがある、より多くのリソースを消費する安定細胞株の開発と並行して実施されます。