Optimizing multi-gene co-expression with large plasmids

Sarah I. Hernandez

doi:10.1038/s41598-026-69501-7

Optimizing multi-gene co-expression with large plasmids

2026-09-06

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DOI：10.1038/s41598-026-69501-7

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大质粒在哺乳动物共转染中常被避免，因认为其转染效率低，导致使用多个小质粒。本研究结合有限状态投影模型与流式细胞术实验，比较了单质粒、双质粒和三质粒共转染GFP/BFP/RFP的效率。估算的质粒进入速率在4.9至16.4 kb范围内与质粒大小无关，表明在此范围内质粒长度并非主要障碍。结果表明，使用脂质体转染试剂可略微提高共转染效率，因脂质复合物能够携带多个质粒（尺寸<17 kb）。此外，我们发现与现有观点相反，将所有基因置于同一质粒上不仅能提高细胞表达所有目标基因的概率，还能使基因表达水平的相关性比多质粒系统更紧密。最终结果显示，在脂质体2000介导的转染中，将尺寸为4.9–16.4 kb的瞬时表达荧光报告基因的质粒导入HEK293细胞时，编码多基因的单一大质粒优于等效的多小质粒系统。这一优势表明，单质粒设计策略应被更深入地研究，因其可能为病毒载体生产等广泛应用带来益处。

Keyword:

Co-transfection efficiency

Plasmid size

Multi-gene expression

Lipofectamine transfection

Stochastic modeling

Multi-plasmid delivery

Optimizing multi-gene co-expression with large plasmids

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