求真百科欢迎当事人提供第一手真实资料,洗刷冤屈,终结网路霸凌。

基因靶向查看源代码讨论查看历史

事实揭露 揭密真相
跳转至: 导航搜索

基因靶向

英 文 :gene targeting

中 文 :基因靶向 [1]

又 称 : 基因标靶

是一种利用同源重组方法改变生物体某一内源基因的遗传学技术。

这一技术可以用于删除某一基因、去除外显子或导入点突变,从而可以对此基因的功能进行研究。

1989年,利用胚胎干细胞,美国科学家马里奥·卡佩奇奥利弗·史密斯与英国科学家马丁·埃文斯,将基因打靶技术成功地应用于小鼠。

2007年,马里奥·卡佩奇等三人也因此获得了诺贝尔生理学与医学奖。[2]

技术

这项技术是利用DNA互补的特性,制作特殊序列的DNA,再送入小白鼠的胚胎干细胞,如此一来在细胞复制的过程中的同源染色体重组过程中,就可以依设定将特定的基因剔除。

再经过挑选和配对后,就可以产生剔除特定基因的小白鼠。三位科学家虽然会互相交流研究讯息,但是他们是独立研究。卡佩奇的研究重点在哺乳动物器官发育和发生,他的研究结果提供了几种让人类了解人类先天畸型的原因。

埃文斯博士将这项技术所建立的动物模式用于人类疾病的研究,例如囊肿性纤维化,他也研究疾病的制病机制和测试可能的基因疗法。史密斯博士利用这项动物模式,来研究囊肿性纤维化和地中海型贫血等疾病,他还发展出高血压、动脉粥状硬化等人类疾病的动物模式。

标的效果

基因标的的效果可以是持续的,也可以是条件化的。[3]

例如,条件可以是生物体发育或整个生命过程中的一个特定时刻,或将效应限制在某一特定组织中。基因标的的优点在于可以应用于任何基因,无需考虑其大小和转录活性。

历史

基因标的技术是从20世纪80年代发展起来的,是建立在对同源重组不断了解的基础之上。

首先是以酵母这种较为简单的真核模式生物为基础,来对相关技术进行研究。

随著外源DNA导入酵母细胞方法的建立、标记基因有效选择的利用、同源重组转化子筛选系统的建立、载体同源序列DNA(靶标)双链断裂提高同源重组效率的利用,使得基因打靶技术逐渐成熟起来。

而对于哺乳动物细胞,由于其基因组比酵母细胞要大且复杂,基因打靶的成功率很低。因此要将基因打靶技术应用于哺乳动物,还需要新的策略。

原理

将外源DNA导入标靶细胞后,利用基因重组,将外源DNA与标靶细胞内染色体上同源DNA间进行重组,从而将外源DNA定点整合入标靶细胞基因组上某一确定的位点。

方法

对于不同的生物体,所使用的基因打靶的方法也不用。对于小鼠来说,大致的流程如下:

从小鼠胚胎上提取干细胞;同时,构建标靶载体,标靶载体中含有与靶基因同源的DNA片段,将标靶载体转染到干细胞中;将筛选后获得的含有靶载体的干细胞进行扩增。

将含有靶载体的干细胞注入小鼠胚胎;胚胎发育为嵌合体小鼠(部分器官为该改造后的干细胞发育而成)后,通过选择性培育(将嵌合体小鼠与正常小鼠交配,在下一代中进行筛选),获得基因剔除小鼠(全部器官为该改造后的干细胞发育而成)。

修改后的方法还可用于其他哺乳动物,如牛、羊、猪等。

参考资料