siRNA 和 shRNA 到底咋选?
做基因沉默实验,先把这俩区别搞懂 做分子生物学实验,基因沉默是绕不开的操作,而 siRNA 和 shRNA 就是实现这个目的的两大核心工具。刚进实验室那会,我也傻傻分不清楚,第一次做实验随便选了 siRNA,结果想做长期沉默却发现效果几天就没了,白忙活大半个月。后来跟着师姐摸透了两者的门道,才发现选对工具比硬做实验重要多了。 其实本质上,siRNA 和 shRNA 都是通过RNA 干扰(RNAi) 机制降解靶基因的 mRNA,从而抑制蛋白表达,但两者的结构、制备方式、适用场景天差地别。结合实验室的实操经验,把这俩的核心区别和选择逻辑讲清楚,新手看完就能直接套用。
一、核心定义:一个是 “现成子弹”,一个是 “造子弹的生产线” 先从最基础的结构和本质说起,这是理解两者区别的关键,别被专业术语绕晕,通俗点讲就是: siRNA(小干扰 RNA) 是化学合成的双链小分子 RNA,长度一般 21-23 个核苷酸,两条链互补配对,没有额外的结构。你可以把它理解成 “工厂预制好的子弹”,直接买回来就能用,不需要自己改造,作用机制是直接与细胞内的 RNA 诱导沉默复合物(RISC)结合,靶向降解 mRNA。 shRNA(短发夹 RNA) 是带有茎环(发夹)结构的单链 RNA,长度一般 50-80 个核苷酸,由互补的正义链、反义链和中间的环序列组成。它不是 “现成的”,需要先把编码 shRNA 的 DNA 序列克隆到载体(质粒、慢病毒、腺病毒等)中,再将载体导入细胞,由细胞内的 RNA 聚合酶 Ⅲ(如 U6、H1 启动子驱动)转录生成 shRNA,随后被核酸酶切割成类似 siRNA 的双链结构,再发挥沉默作用。简单说,shRNA 是 “在细胞内造子弹的生产线”,先建生产线,再持续产子弹。
二、关键区别:6 个维度讲透,实验选哪个一看就懂 这是最核心的部分,我把实验室里最关心的 6 个维度整理成了表格,对比起来一目了然,比纯文字好记多了: 对比维度 siRNA shRNA 制备方式 化学合成,
| 对比维度 |
siRNA |
shRNA |
| 制备方式 |
化学合成,直接购买成品 |
分子克隆构建载体(质粒 / 病毒),需自行制备或定制 |
| 转染 / 递送方式 |
脂质体、电转等直接转染细胞 |
载体转染 / 病毒感染(慢病毒最常用,可感染难转染细胞) |
| 沉默时效 |
短期沉默,效果一般持续 3-7 天 |
长期稳定沉默,整合到细胞基因组后可永久表达 |
| 靶向特异性 |
脱靶效应相对较高(化学合成的批次差异可能影响) |
脱靶效应更低(载体表达的 shRNA 更稳定,可优化序列) |
| 适用细胞类型 |
主要适用于易转染的贴壁细胞(如 HeLa、293T) |
适用于所有细胞,包括难转染的悬浮细胞、原代细胞 |
| 实验成本 |
单次实验成本低,无需构建载体 |
前期构建载体 / 包装病毒成本高,后期稳转细胞系可重复使用 |
三、实操选择:根据实验目的定,别盲目选! 选 siRNA 还是 shRNA,核心看你的实验需要短期沉默还是长期沉默,以及细胞类型好不好转染,这是实验室前辈总结的 “黄金选择原则”,亲测有效: 选 siRNA 的情况 实验目的是快速验证基因功能:比如想看看敲低某个基因后,细胞的增殖、凋亡短期内有没有变化,siRNA3 天就能看到效果,省时省力。 做高通量筛选:比如筛选某个通路中的关键基因,需要同时沉默几十个基因,化学合成的 siRNA 可以批量购买,直接转染即可,不用一个个构建 shRNA 载体。 细胞是易转染的贴壁细胞:比如 293T、HepG2、MCF-7 等,脂质体转染效率就能达到 80% 以上,没必要折腾 shRNA。 选 shRNA 的情况 实验需要长期稳定沉默基因:比如构建稳转细胞系,研究基因的长期功能,或者做裸鼠成瘤、体内实验,siRNA 的短期效果根本满足不了,必须用 shRNA(尤其是慢病毒载体介导的 shRNA,能整合到细胞基因组,代代相传)。 细胞是难转染类型:比如原代细胞、免疫细胞、悬浮肿瘤细胞(如 K562),脂质体转染 siRNA 的效率几乎为 0,这时慢病毒包装的 shRNA 是唯一选择,感染效率能达到 90% 以上。 想做诱导性沉默:比如某些基因敲低后会导致细胞死亡,无法获得稳转细胞系,这时可以用四环素诱导的 shRNA 载体,加入诱导剂后才表达 shRNA,实现时空特异性沉默。 四、新手避坑小贴士:这几个细节别踩雷 siRNA 实验别贪高浓度:很多新手觉得浓度越高,沉默效果越好,结果反而脱靶效应剧增,还会对细胞产生毒性。建议先做浓度梯度实验(10nM、50nM、100nM),找到最优沉默浓度,一般 50nM 左右效果最好。 shRNA 靶序列设计是关键:别随便找个序列就克隆,一定要用专业的在线工具(如 siDirect、RNAi Designer)设计,避开基因的突变位点、重复序列,还要做 blast 比对,确保不靶向其他基因。
慢病毒包装要注意生物安全:用慢病毒载体做 shRNA 时,包装过程需要在生物安全二级实验室进行,操作时戴好手套、口罩,避免病毒泄露,新手最好在有经验的师兄师姐指导下做。
验证沉默效果要做 “双重验证”:不管用 siRNA 还是 shRNA,都要先通过 qPCR 验证 mRNA 水平的沉默效率,再用 WB 验证蛋白水平,只看其中一项容易出现假阳性。 最后总结一下 简单来说,siRNA 适合短期、快速、高通量的基因沉默实验,操作简单、成本低
;shRNA 适合长期、稳定、难转染细胞或体内的基因沉默实验,操作复杂、成本高,但适用性更广。