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基因打靶是一個科技名詞。

世界三大漢語詞典分別是中國大陸的《 漢語大詞典[1]》(共13冊,5.6萬詞條,37萬單詞)、中國台灣的《 中文大辭典 》(共10冊,5萬詞條,40萬單詞)以及日本的《 大漢和辭典 》(共13冊,4.9萬詞條,40萬單詞)。漢字是記錄漢語的文字[2],它已有六千年左右的歷史,是世界上最古老的文字之一。

名詞解釋

基因靶向(英語:gene targeting,又稱為基因打靶)是一種利用同源重組方法改變生物體某一內源基因的遺傳學技術。這一技術可以用於刪除某一基因、去除外顯子或導入點突變,從而可以對此基因的功能進行研究。基因打靶的效果可以是持續的,也可以是條件化的。例如,條件可以是生物體發育或整個生命過程中的一個特定時刻,或將效應限制在某一特定組織中。基因打靶的優點在於可以應用於任何基因,無需考慮其大小和轉錄活性。

2013年10月和11月分別獲得世界首例經過CRISPR/Cas9基因靶向修飾及TALENs基因靶向修飾的兩隻小猴。

「基因靶向」技術,通常被稱作基因敲除,是指對一個結構已知但功能未知的基因,從分子水平上設計實驗,將該基因去除,或用其他相近基因取代,然後從整體上觀察實驗動物,推測相應基因的功能。

技術發展

基因打靶技術是從20世紀80年代發展起來的,是建立在對同源重組不斷了解的基礎之上。首先是以酵母這種較為簡單的真核模式生物為基礎,來對相關技術進行研究。隨着外源DNA導入酵母細胞方法的建立、標記基因有效選擇的利用、同源重組轉化子篩選系統的建立、載體同源序列DNA(靶標)雙鏈斷裂提高同源重組效率的利用,使得基因打靶技術逐漸成熟起來。而對於哺乳動物細胞,由於其基因組比酵母細胞要大且複雜,基因打靶的成功率很低。因此要將基因打靶技術應用於哺乳動物,還需要新的策略。1989年,利用胚胎幹細胞,美國科學家馬里奧·卡佩奇和奧利弗·史密斯與英國科學家馬丁·埃文斯,將基因打靶技術成功地應用於小鼠;他們也因此獲得了2007年諾貝爾生理學與醫學獎。

2013年3月,雲南中科靈長類生物醫學重點實驗室、中科院昆明動物研究所、南京醫科大學、南京大學、同濟大學等多家單位合作,利用目前世界最新的基因組編輯技術CRISPR/Cas9和TALENs實現獼猴和食蟹猴兩個物種的靶向基因修飾,同年10月和11月分別獲得世界首例經過CRISPR/Cas9基因靶向修飾及TALENs基因靶向修飾的兩隻小猴。

原理方法

將外源DNA導入靶細胞後,利用基因重組,將外源DNA與靶細胞內染色體上同源DNA間進行重組,從而將外源DNA定點整合入靶細胞基因組上某一確定的位點。

對於不同的生物體,所使用的基因打靶的方法也不用。對於小鼠來說,大致的流程如下:

從小鼠胚胎上提取幹細胞;

同時,構建靶載體,靶載體中含有與靶基因同源的DNA片段;

將靶載體轉染到幹細胞中;

將篩選後獲得的含有靶載體的幹細胞進行擴增;

將含有靶載體的幹細胞注入小鼠胚胎;

胚胎髮育為嵌合體小鼠(部分器官為該改造後的幹細胞發育而成)後,通過選擇性培育(將嵌合體小鼠與正常小鼠交配,在下一代中進行篩選),獲得基因敲除小鼠(全部器官為該改造後的幹細胞發育而成)。

修改後的方法還可用於其他哺乳動物,如牛、羊、豬等。

基因打靶技術還被用於一些植物,特別是小立碗蘚的研究。

參考文獻