在我們研究某種疾病的發病機制或者某種藥物的作用靶點時，經常需要建立目的基因過表達或基因敲除的細胞模型，目前構建穩轉細胞株及部分敲除細胞株最常用的方式之一是慢病毒法，慢病毒因其可以轉染幾乎所有種類的細胞，且在轉染后可以整合到細胞的基因組而長期表達的優勢，是目前較為主流的構建方法，但慢病毒構建的穩轉細胞株相對于野生型沒有生長優勢；此外，慢病毒對目的基因的載量也有限。因此，尋找一種高效簡便可替代慢病毒法的方法顯得尤為重要。
轉座子的出現為構建基因編輯細胞株提供了一個全新的視野。轉座子也被稱為跳躍基因，由Barbara McClintock教授在上世紀50年代發現，并于1983年因此發現而獲得諾貝爾醫學獎，是指一段DNA序列由基因組的一個位置跳躍到另一個位置。轉座子主要包含兩種類型：
? 一類轉座子：逆轉座子（retrotransposons），自身不表達轉座酶，先轉錄為RNA，通過RNA的反轉錄獲得cDNA，cDNA在整合酶的作用下轉移到其他基因組位置。
? 二類轉座子：DNA轉座子（DNA transposons），通過自身編碼的轉座酶直接切割轉座子所在DNA序列，實現序列的轉移。在脊椎動物中發現的轉座子系統中，以睡美人轉座子（SleepingBeauty）和piggyBac轉座子等DNA轉座子最為常見。
睡美人轉座子是由科學家Levis于1997年在脊椎動物中首個發現的轉座子， 其通過生物信息學方法分析8種鮭魚中12個Tc1類轉座酶序列，找出了其中的保守序列，確定了已經滅絕的鮭魚中具有活性的轉座酶的基因序列，并稱其為睡美人轉座子。但睡美人轉座子對宿主要求嚴格，且存在轉座效率不穩定等情況，限制了其廣泛應用，而piggyBac轉座子則因其特異的整合位點、精密切割以及廣泛存在的特性被大家所青睞。
PiggyBac轉座子結構與機制
PiggyBac轉座子（粉紋夜蛾）是一個2475bp長的可自主轉移元件，兩末端分別有一個由13bp和19bp的TIR序列組成的亞末端重復序列，兩端TIR序列之間的間隔分別是3bp（5’端）和31bp（3’端），在兩個亞末端重復序列之間，有一個1.8kb的開放閱讀框，編碼由594個氨基酸組成、分子量大小為64KD的PiggyBac轉座酶。如下圖所示：
PiggyBac屬于II類轉座子，通過“剪切-粘貼”機制移動，即從基因組一個位置轉座到另一個位置，不留下序列本身（與I類啟動子通過“復制-粘貼”的移動方式不同）。
通過對PiggyBac超家族成員序列比對結果分析，發現PiggyBac轉座酶保守的氨基酸位點為D268、D346和D447，與許多其它的轉座酶和逆轉錄酶的保守結構域DDE類似，這三個位點參與了幾乎所有的轉座活動，包括DNA切割、發夾結構形成和目的序列的插入。具體的整合過程如下圖所示：
PiggyBac轉座酶結合到轉座子DNA序列兩端，開始精確地切割每條DNA鏈轉座子DNA的3’端，形成3’-OH結構；之后3’-OH攻擊互補鏈5’末端TTAA與轉座子間的磷酸二酯鍵，導致互補鏈DNA斷裂，釋放轉座子，同時轉座子兩端形成發夾結構；找到新的TTAA四堿基整合位點后，轉座酶伸展轉座子的發夾結構，暴露3’-OH，同時3’-OH攻擊TTAA整合位點的5’端，形成新的磷酸二酯鍵；互補鏈及轉座子釋放位點處的單鏈缺口的修復由宿主因子完成，轉座完成。
PiggyBac轉座子載體系統組成
PiggyBac轉座子在發現后經過了一系列優化和改造的過程，如轉座酶密碼子優化，以及兩端TIR序列的簡化，最后形成了一套完整的PiggyBac載體系統。PiggyBac載體系統成員主要有：一個輔助質粒：編碼轉座酶；一個轉座子質粒：含優化的兩端亞末端反向重復序列，中間是被轉座區域，可插入我們想轉座到宿主基因組中的目的基因序列。
實驗時需同時將輔助質粒和轉座子質粒共同轉化靶細胞，輔助質粒編碼的轉座酶識別轉座子質粒兩端的TIR序列并切割，釋放的被轉座區被轉座酶整合到宿主基因組中含TTAA序列的位點，并在被轉座區兩端出現TTAA重復序列。
在不降低轉座效率的情況下，兩端優化后的TIR序列間可插入10kb左右的序列，研究表明，在小鼠中通過受精卵注射的方式，用PiggyBac轉座子載體在基因組插入細菌人工染色體（BACs，150kb-300kb），轉座效率最高的達到了45%（F0代中有45%的小鼠攜帶了BACs）。
應用
1. 作為非病毒載體
與傳統的病毒載體相比，PiggyBac具有以下幾大優點：首先是安全性高、操作方便（可直接用質粒轉化細胞）；其次是載體容量大（10kb-20kb），可實現多基因的共表達；第三是可通過調節轉座子質粒和輔助質粒的比例，提高外源基因的整合效率，并且可通過反向PCR精確確定目的基因插入的位置；第四是再次轉座后實現精確切離；第五是轉座后不引起染色體重排等不穩定現象；最后是宿主范圍廣，轉座效率高，較少依賴宿主因子。
2. 基因治療
研究表明，PiggyBac轉座系統在Hela、HEK293、CHO及H1299等細胞中高效轉座，且攜帶的目的基因穩定表達，因而是很有吸引力的基因治療候選載體之一。
3. 突變工具
PiggyBac再次轉座偏向插入基因內部且插入位點分布較廣，可用作基因插入突變的工具，這點為哺乳動物的基因組功能研究提供了較好的研究工具。
賽業OriCell目前已應用PiggyBac與基于傳統CRISPR/Cas9研發而成的CRISPR-Pro技術結合實現大片段基因敲除，與移碼突變相比，敲除更徹底，各項實驗數據表明采用CRISPR-Pro技術更高效。相比于傳統病毒法構建的細胞株，使用PiggyBac構建的細胞株具有更高的遺傳穩定性。賽業OriCell扎根基因敲除領域14年，擁有上萬例基因敲除項目經驗，平臺成熟穩定，目前已成功敲除細胞株種類超過198種，成功保障，安全無憂。