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基因打靶
目录 ·概念
·原理
·实验流程:见图片
·特点
·应用
·诺贝尔奖获奖情况


概念


基因打靶:是指通过dna定点同源重组,改变基因组中的某一特定基因,从而在生物活体内研究此基因的功能。 基因打靶技术是一种定向改变生物活体遗传信息的实验手段,它的产生和发展建立在胚胎干(es)细胞技术和同源重组技术成就的基础之上,并促进了相关技术的进一步发展。基因打靶技术将广泛应用于基因功能研究、人类疾病动物模型的研制以及经济动物遗传物质的改良等方面。

原理

首先获得es细胞系,利用同源重组技术获得带有研究者预先设计突变的中靶es细胞。通过显微注射或者胚胎融合的方法将经过遗传修饰的es细胞引入受体胚胎内。经过遗传修饰的es细胞仍然保持分化的全能性,可以发育为嵌合体动物的生殖细胞,使得经过修饰的遗传信息经生殖系遗传。获得的带有特定修饰的突变动物提供研究者一个特殊的研究体系,使他们可以在生物活体中研究特定基因的功能。目前,在es细胞进行同源重组已经成为一种对小鼠染色体组上任意位点进行遗传修饰的常规技术。通过基因打靶获得的突变小鼠已经超过千种(相关数据库参见文献),并正以每年数百种的速度增加。通过对这些突变小鼠的表型分析,许多与人类疾病相关的新基因的功能已得到阐明,并直接导致了现代生物学研究各个领域中许多突破性的进展。

实验流程:见图片
由上到下

特点

基因打靶技术是一种定向改变生物活体遗传信息的实验手段。通过对生物活体遗传信息的定向修饰包括基因灭活、点突变引入、缺失突变、外源基因定位引入、染色体组大片段删除等,并使修饰后的遗传信息在生物活体内遗传,表达突变的性状,从而可以研究基因功能等生命科学的重大问题,以及提供相关的疾病治疗、新药筛选评价模型等。基因打靶技术的发展己使得对特定细胞、组织或者动物个体的遗传物质进行修饰成为可能。

应用

基因打靶技术在基因功能研究中的应用、应用基因打靶技术研制人类疾病动物模型、应用基因打靶技术改良动物品系和研制动物反应器等。

诺贝尔奖获奖情况

70岁的美国科学家马里奥·卡佩奇,82岁的美国科学家奥立佛·史密斯与66岁的英国科学家马丁·埃文斯,凭借基因打靶技术共同分享了2007年度诺贝尔生理学或医学奖。因为他们发现了如何用基因控制老鼠胚胎细胞,评委会认为,是因为其“开创了全新的研究领域”,为人类攻克某些疾病提供了药物试验的动物模型。

  “基因打靶”技术是指利用细胞脱氧核糖核酸(dna)可与外源性dna同源序列发生同源重组的性质,定向改造生物某一基因的技术。借助这一从上世纪80年代发展起来的技术,人们得以按照预先设计的方式对生物遗传信息进行精细改造。科学家可以瞄准某一特定基因,使其失去活性,进而研究该特定基因的功能。打个比方来说,使用“基因打靶”这具高精度瞄准镜,科学家们就能够精确瞄准任何一个基因,并对它进行深入研究。

   尽管“基因打靶”技术刚刚诞生20余年,全世界的科学家已经利用该技术先后对小鼠的上万个基因进行了精确研究。根据导致人类疾病的各种基因缺陷,科学家培育了超过500种存在不同基因变异的小鼠,这些变异小鼠对应的人类疾病包括心血管疾病、神经病变,糖尿病和癌症等。

   诺贝尔奖评审委员会在新闻公报中说:“今年的奖项所涉及的发现引领人们掌握了一个无比强大的研究武器:小鼠的‘基因打靶’研究技术。它如今已经被应用在生物医学所有领域。”
 
  “基因打靶”技术现在还只是起步阶段,这项技术将被越来越频繁地使用,通过系统地剔除基因,人类能够了解自身和疾病机理,掌握更有效的治疗手段。   


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