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基因靶向

(重定向自基因打靶

基因標的(英語:gene targeting,又称为基因標靶)是一种利用同源重组方法改变生物体某一内源基因遗传学技术。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。基因標的的效果可以是持续的,也可以是条件化的。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。基因標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。

历史编辑

基因標的技术是从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。[1]随着外源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。[2]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。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;他们也因此获得了2007年诺贝尔生理学与医学奖[3]

原理和方法编辑

外源DNA导入標靶细胞后,利用基因重组,将外源DNA与標靶细胞内染色体上同源DNA间进行重组,从而将外源DNA定点整合入標靶细胞基因组上某一确定的位点。[4]

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:[3]

  1. 从小鼠胚胎上提取干细胞;
  2. 同时,构建標靶载体,標靶载体中含有与靶基因同源的DNA片段;
  3. 将標靶载体转染到干细胞中;
  4. 将筛选后获得的含有靶载体的干细胞进行扩增;
  5. 将含有靶载体的干细胞注入小鼠胚胎;
  6. 胚胎发育为嵌合體小鼠(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(将嵌合體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,如等。

基因標的技术还被用于一些植物,特别是小立碗藓的研究。

参考文献编辑

  1. ^ (英文)Botstein D, Fink GR. Yeast: an experimental organism for modern biology. Science. 1988, 240 (4858): 1439–1443. PMID 3287619. 
  2. ^ (中文)汪亚平、朱作言. 基因靶位操作的原理与策略. 遗传. 1999, 21 (3): 46–50. 
  3. ^ 3.0 3.1 (英文)Press Release: The 2007 Nobel Prize in Physiology or Medicine. [2009-01-08]. 
  4. ^ (英文)Capecchi MR. Altering the genome by homologous recombination. Science. 1989, 244 (4910): 1288–1292. PMID 2660260. 

参见编辑

外部链接编辑