基因靶向
基因靶向[1][2]（英語：gene targeting）又稱基因打靶，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。基因標的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。基因標的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。
歷史
基因標的技術是從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。[3]隨著外源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。[4]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。[5]
原理和方法
將外源DNA導入標靶細胞後，利用基因重組，將外源DNA與標靶細胞內染色體上同源DNA間進行重組，從而將外源DNA定點整合入標靶細胞基因組上某一確定的位點。[6]
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：[5]
- 從小鼠胚胎上提取幹細胞；
- 同時，構建標靶載體，標靶載體中含有與靶基因同源的DNA片段；
- 將標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；
- 胚胎發育為嵌合體小鼠（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），獲得基因剔除小鼠（全部器官為該改造後的幹細胞發育而成）。
參考文獻
- ^ 存档副本. [2021-11-09]. （原始內容存檔於2021-11-09）.
- ^ 存档副本. [2021-11-09]. （原始內容存檔於2021-11-09）.
- ^ （英文）Botstein D, Fink GR. Yeast: an experimental organism for modern biology. Science. 1988, 240 (4858): 1439–1443. PMID 3287619.
- ^ （中文）汪亞平、朱作言. 基因靶位操作的原理与策略. 遺傳. 1999, 21 (3): 46–50.
- ^ 5.0 5.1 （英文）Press Release: The 2007 Nobel Prize in Physiology or Medicine. [2009-01-08]. （原始內容存檔於2018-08-14）.
- ^ （英文）Capecchi MR. Altering the genome by homologous recombination. Science. 1989, 244 (4910): 1288–1292. PMID 2660260.
參見
外部連結
- （英文） guide to gene targeting （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- （英文） outline of gene targeting （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- （英文） gene targeting diagram & summary
- （英文） research highlights on reporter genes used in gene targeting