2016年9月13日星期二

未来基因技术的成熟还得依靠基因打靶技术的发展

    在2001年人类就已破解了人类基因图。人类就象上帝编的软件,人类基因图就好比软件中的一行行原代码。
    源代码已经读出来了,而且还发现了很多垃圾基因(源代码中的垃圾代码?)。
总共有两万多条基因,但是要读懂上帝给人类编的源码,理解每行代码所代表的意思,仍然任重道远。
    现在有一种基本的方法来理解源码,就是先把其中一行注释掉,看看有什么变化。这种技术就是基因打靶技术,其发明人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。 

原理和方法

将外源DNA导入靶细胞后,利用基因重组,将外源DNA与靶细胞内染色体上同源DNA间进行重组,从而将外源DNA定点整合入靶细胞基因组上某一确定的位点。
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:
  1. 从小鼠胚胎上提取干细胞;
  2. 同时,构建靶载体,靶载体中含有与靶基因同源的DNA片段;
  3. 将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. 胚胎发育为嵌合体小鼠(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(将嵌合体小鼠与正常小鼠交配,在下一代中进行筛选),获得基因敲除小鼠(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。
基因打靶技术还被用于一些植物,特别是小立碗藓的研究。

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