利用电流、声波和磁等物理方式可将目的基因导入干细胞中，对干细胞实现基因修饰。电穿孔技术介导的基因转染可将转录因子SOX-5、SOX-6、SOX-9和BMP-2基因转染至MSCs中，并增强了MSCs向成软骨和成骨谱系的分化。使用核转染法可将重组人骨形态发生蛋白转染至脂肪来源的MSCs中并诱导MSC成骨分化，所分化的骨组织成果与脊柱融合。超声波转染是利用超声波产生空化作用，细胞膜出现暂时且可逆的小孔，进而将基因递送至细胞中。利用超声转染可将生长/分化因子11的质粒DNA在体内环境下转染至牙髓干细胞中，并显著提升牙本质唾液酸蛋白的表达。此外，超声转染也可将小干扰RNA递送至MSCs中。
 

磁转染则有赖于磁性纳米粒和磁场的作用。与其他细胞类型相比，干细胞对外部环境更敏感，离体增殖速度较慢，对基因复合物的内吞能力较差。然而，磁性具有克服细胞膜屏障的能力，从而允许更多基因在很短的时间内进入细胞质，促进被动核进入，提升基因传递效率。在外部磁场的帮助下，在几分钟内将大量负载基因的磁性纳米粒集中到细胞膜上。负载基因的磁性纳米粒进而被内吞至细胞中，提高了基因传递的效率。在我们近期的工作中，成功制备了方形的超顺磁性氧化铁纳米粒，在纳米粒表面修饰聚乙烯亚胺后可携载BDNF的DNA质粒。与同尺寸圆形磁性纳米粒相比，方形超顺磁性纳米粒具有更高的磁饱和度，可在无外加磁场的作用下对MSCs实现高效基因转染。此外，还可以单独或组合使用金纳米粒、二氧化硅纳米粒、碳纳米管和量子点等无机纳米粒对干细胞实现基因修饰。
 

出自《干细胞作为基因载体靶向治疗缺血性脑卒中的研究进展》作者吴宏辉，高建青。