形質導入（遺伝学）

一般形質導入は、細菌DNAの断片がランダムにファージにパッケージ化される際に起こります。これは、ファージが溶菌期にあり、ウイルスDNAがファージヘッドにパッケージ化される瞬間に発生します。ウイルスが「ヘッドフルパッケージング」を用いて複製する場合、ヘッドを遺伝物質で満たそうとします。ウイルスゲノムに余裕がある場合、ウイルスパッケージング機構によって細菌の遺伝物質が新しいビリオンに取り込まれる可能性があります。あるいは、一般形質導入は組換えによって起こる場合もあります。一般形質導入はまれな事象であり、11,000個のファージのうち1個程度の割合で発生します。

細菌DNAの一部を含む新しいウイルスカプセルは、別の細菌細胞に感染します。ウイルスにパッケージ化された細菌DNAが受容細胞に挿入されると、次の3つのことが起こります。^{[ 5 ]}

1. DNAは部品として再利用される。
2. DNAが元々プラスミドであった場合、新しい細胞内で再び環状化し、再びプラスミドとなる。
3. 新しいDNAが受容細胞の染色体の相同領域と一致する場合、細菌の遺伝子組換えと同様の作用でDNA物質が交換される。

特殊形質導入とは、限られた数の細菌遺伝子が別の細菌に伝達される過程である。プロファージに隣接する遺伝子は、不正確な切除によって伝達される。特殊形質導入は、プロファージが染色体から不正確に切除され、隣接する細菌遺伝子が切除されたDNAに含まれる場合に起こる。切除されたDNAはウイルスDNAとともに新しいウイルス粒子にパッケージ化され、ファージが新しい細菌を攻撃する際に新しい細菌に届けられる。このとき、ドナー遺伝子はバクテリオファージの性質に応じて、受容側の染色体に挿入される場合もあれば、細胞質内に残る場合もある。

特殊形質導入の一例として、大腸菌におけるλファージが挙げられる。^{[ 6 ]}

側方形質導入とは、細菌DNAの非常に長い断片が別の細菌に伝達される過程である。これまでのところ、この形質導入は黄色ブドウ球菌でのみ報告されているが、一般形質導入や特殊形質導入よりも多くの遺伝子をより高い頻度で伝達することができる。側方形質導入では、プロファージは切除前にその場で複製を開始し、隣接する細菌DNAの複製につながる。その後、複製されたファージはpac部位（ファージゲノムの中央付近に位置）からその場でパッケージ化され、隣接する細菌遺伝子がファージゲノムサイズの105%までパッケージ化される。最初のpac部位から開始された後、連続的にパッケージ化されることで、数キロベースの細菌遺伝子が新しいウイルス粒子にパッケージ化され、新しい細菌株に伝達される。これらの形質導入粒子に含まれる伝達された遺伝物質が相同組換えに十分なDNAを提供する場合、遺伝物質は受容側の染色体に挿入される。ファージゲノムの複数のコピーがin situ複製中に生成されるため、これらの複製されたプロファージの一部は（in situでパッケージ化される代わりに）正常に切除され、正常な感染性ファージを生成します。^{[ 7 ]}

これらの場合、伝達される遺伝子が、ウイルス蛋白質がウイルスゲノムを認識してウイルス粒子にパッケージ化するために使用するウイルス配列で挟まれたプラスミドが構築されます。このプラスミドは、感染性ビリオンの形成に必要なウイルス遺伝子を持つ他のプラスミド（DNA構築物）とともに、 （通常はトランスフェクションによって）生産細胞に挿入されます。これらの生産細胞では、これらのパッケージング構築物によって発現されるウイルス蛋白質が、伝達されるDNA/RNA（ウイルスベクターの種類によって異なる）上の配列に結合し、それをウイルス粒子に挿入します。安全のため、使用されるプラスミドはいずれもウイルス形成に必要なすべての配列を含んでいないため、感染性ビリオンを得るには複数のプラスミドを同時にトランスフェクションする必要があります。さらに、伝達される配列を持つプラスミドのみが、遺伝物質をビリオンにパッケージ化するためのシグナルを含んでいるため、ウイルス蛋白質をコードする遺伝子はパッケージ化されません。これらの細胞から回収されたウイルスは、改変される細胞に適用されます。これらの感染の初期段階は、自然界のウイルス感染を模倣しており、導入された遺伝子の発現、そして（レンチウイルス／レトロウイルスベクターの場合）導入されるDNAの細胞ゲノムへの挿入を引き起こします。しかし、導入された遺伝物質はウイルス遺伝子をコードしていないため、これらの感染では新たなウイルスは生成されません（ウイルスは「複製欠損型」です）。

ポリブレン、プロタミン硫酸塩、レトロネクチン、DEAEデキストランなどのエンハンサーが形質導入効率の向上に使用されている。 ^{[ 8 ]}

• 遺伝子治療：遺伝子の異常を直接的に修正することで、遺伝性疾患を治療すること。