基因靶向

基因標的（英語：，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。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

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·卡佩奇和奥利弗·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

将外源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，如牛、羊、猪等。

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
  1. （英文）Botstein D, Fink GR. . Science. 1988, 240 (4858): 1439–1443. PMID 3287619.
  2. （中文）汪亚平、朱作言. . 遗传. 1999, 21 (3): 46–50.
  3. （英文）. [2009-01-08]. （原始内容存档于2018-08-14）.
  4. （英文）Capecchi MR. . Science. 1989, 244 (4910): 1288–1292. PMID 2660260.

参见

外部链接
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