Transfection의 방법 및 활용법
앞서 E.coli에 transformation하여 plasmid로부터 단백질을 생산하는 것에 대해 이야기 하였습니다. 그렇다면 Plasmid를 mammalian cell과 같은 system을 이용하고자 한다면 어떻게 해야하는지 알아보겠습니다. Mammalian cell등에 plasmid를 넣는 과정은 transformation이라고는 하지 않습니다. 이 과정은 Transfection이라고 부르며 한국말로는 형질주입이라고 부를 수 있습니다.
- Transfection의 방법 및 활용법
- Transfection이 잘 되는 cell
- Transfection과 연구 비용
Transformation 방법과 마찬가지로 Transfection도 한가지 방법만 존재하는 것은 아닙니다. 이 단계에서도 역시 electroporation 방법도 사용합니다. 다만 electroporation은 별도의 장비가 필요하므로 장비가 구축되어 있지 않은 연구실이라면 일반적인 방법으로 시약을 이용하여 transfection을 수행하게 됩니다. Transfection을 시약으로 수행하고자 하는 경우 liposome 형태로 DNA plasmid를 감싸서 세포막을 통과하도록 만들어주는 방식을 주로 활용합니다. DNA는 전체적으로 음전하 (-)charge를 나타내고 있기 때문에 (+)전하로 DNA를 둘러싸서 세포 안으로 넣어주는 원리입니다.
주로 사용하는 시약으로는 invitrogen의 lipofectamine이 가장 유명합니다. Thermo 사이트에 들어가면 확인이 가능합니다. 목적과 성능에 따라 Lipo2000, Lipo3000 등의 고가 제품들도 존재합니다. 간단한 사용법을 말씀드리자면 Lipofectamine 종류의 시약과 Plasmid를 섞어서 Cell 배양 dish에 뿌려주고 1일정도 후 확인해보면 우리가 외부에서 넣어준 plasmid로부터 합성된 재조합 단백질이 cell 내에서 발현되는 것을 확인할 수 있는 방법입니다. 세포내 발현의 확인은 형광이 달려있다면 형광 검출을 통해서도 가능하고, 통상 WB이나 RNA를 뽑아 RT-PCR을 진행하는 방법들이 있습니다. 형광 검출이나 WB, RT-PCR등은 순차적으로 포스팅 예정이니 관심을 갖고 지켜봐 주시면 감사하겠습니다.
Transfection이 잘 되는 Cell
Transfection은 모든 mammalian cell에서 잘 되는 것은 아닙니다. 또한 부착되어 자라는 adherent cell에 비해서 부유 세포인 suspension cell에서는 transfection 효율이 많이 떨어집니다. 그래서 대표적으로 분자생물학 연구에서 많이 사용되는 세포들이 따로 존재합니다. 키우기에도 까다롭지 않고 transfection이 잘 되는 세포들입니다. 대표적인 세포는 HEK293, HeLa, H1299등이 있습니다. 또한 사람의 세포는 아니지만 CHO세포라고 Chinese hamster ovary cell이 있습니다. 이 CHO 세포는 나중에 포스팅 예정인 산업용 재조합 단백질의 생산과 매우 밀접한 연관이 있는 세포입니다. CHO세포가 있기 때문에 바이오 의약품의 개발이 지금까지 잘 이루어지고 있다고 해도 과언이 아닐만큼 중요한 세포입니다. 잘 기억해 두셨다가 이후 산업 현장에서 재조합 단백질을 생산해 내셔야 한다면 CHO 세포를 떠올리시기 바랍니다.
Transfection과 연구비용
실험적으로 중요한 파트의 이야기는 아니지만 계속해서 가격 이야기를 하는 것은 Transfection 단계, 즉 mammalian cell을 이용해서 무언가를 연구하기 시작하는 단계는 돈이 많이 들어가기 시작하는 단계이기 때문입니다. 작은 규모의 연구실이나 스타트업 회사들은 E.coli에서 mammalian cell, 동물실험으로 넘어갈수록 자금의 압박이 가해집니다. 동물실험에 비할 바는 못되지만 세포 수준에서 무언가가 검증되면 그 결과를 바탕으로 동물실험으로 넘어가는 형태의 연구가 많으므로 세포실험을 빼놓고는 분자생물학 연구를 수행하기는 어렵습니다. 이전 포스팅에서 Transformation과 E.coli system 활용의 장점 중 하나로 경제성을 언급했었습니다. Transfection만 보더라도 transformation에 비해 들어가는 비용이 훨씬 비쌉니다. Transfection 시약은 1ml 보다 조금 들어있는 시약 1vial이 100만원에 육박하는 제품들도 있습니다. 물론 6 well scale plate의 well 1개에 transfection을 한다고 가정하면 3-5ul 수준으로 사용되겠지만 처음 구비하는 시약 재료비 부터가 transformation과는 차이가 큽니다. 또한 mammalian cell을 배양해야 하므로 기본적으로 CO2 incubator가 필요합니다. E.coli 배양용 37도씨 shaking incubator와 비교하면 CO2 incubator의 가격이 훨씬 비싸고 세포 배양용 배지의 단가도 E.coli용 LB배지에 비해 비쌉니다.
이러한 부분을 말씀드리는 것은 여러분께서 앞으로 이 분야에서 계속해서 연구를 수행하실 계획이라면 나중에는 직접 과제들을 따서 연루를 수행하시게 될 것입니다. 그 때에 예산 산정과 집행을 하게 되실텐데, 그 때에는 연구비용에 대한 계산도 중요하게 신경써야 하는 하나의 포인트가 됩니다. 그렇기 때문에 연구비 예산 집행에 대한 경험이 없으신 분들은 지금부터라도 연구를 하면서 대략 얼마의 연구비가 사용되는지를 생각해보는 습관을 들이신다면 나중에 보다 수월하게 연구비 책정이 가능하실 것입니다.
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