基因打靶技术研究进展及其应用

基因打靶技术研究进展及其应用

王建刚

西北农林科技大学动物科技学院 陕西杨凌 712100

摘要：基因打靶技术是2O世纪8O年代发展起来的新技术，是一种利用DNA同源重组原理和胚胎干细胞（ES细胞）技术按定向组合的方式改变生物活体遗传信息的实验手段，具有定位性强、打靶后新的基因有随染色体DNA稳定遗传的特点，其方法包括基因敲除、基因敲入、点突变、缺失突变、染色体组大片段删除等，相关的基因工程技术包括转基因、基因沉默和基因捕获技术等。为生命科学、基因组学和疾病治疗等领域的研究提供了强大的工具。文章将主要介绍基因打靶技术的发展简史、近期进展以及在模式动物中的应用。

关键词：基因打靶 同源重组 ES细胞 转基因动物 基因治疗

瑞典皇家卡罗琳外科医学研究院诺贝尔生理学或医学奖评审委员会2007年l0月8日宣布，美国科学家卡佩基（Mario R Capecchi）、史密斯（Oliver Smithies）和英国科学家埃文斯（Martin J Evans）因在“涉及使用胚胎干细胞进行小鼠特定基因修饰方面的一系列突破性发现”而获得2007年度诺贝尔生理学或医学奖。这三位科学家的研究工作为“基因打靶”（gene targeting）技术奠定了基础。

1 基因打靶技术

1.1 基因打靶的概念

基因打靶就是利用细胞染色体DNA可与外源性DNA同源序列发生同源重组的性质，通过同源重组将外源基因定点整合入靶细胞基因组上某一确定位点，以达到定点修饰和改造染色体上某一基因为目的的一项技术。通过基因打靶技术可以对生物体（尤其是哺乳动物）基因组进行基因灭活、点突变引入、缺失突变、外源基因定位引入、染色体大片段删除等修饰和改造，并使修饰后的遗传信息通过生殖系遗传，使遗传修饰生物个体表达突变性状成为可能。

1.2 基因打靶技术建立的意义

“基因打靶”技术是分子生物学技术上继转基因技术之后的又一革命。它“开创了全新的研究领域”，克服了基因随机整合的盲目性和危险性，是一种理想的修饰、改造生物遗传物质的方法，尤其是条件性、可诱导性基因打靶系统的建立，使得对基因靶位点在时间和空间上的调控更加精确，它的发展为发育生物学、分子遗传学、免疫学及医学等学科提供一个全新的研究手段；它的应用涉及基因功能的研究、生产具有商业价值的转基因动物和植物、异体动物器官移植和人类疾病的基因治疗对攻克人类疾病等诸多方面起到了重大作用，该技术一经公布，就广泛应用于基因功能研究、生物制药等方面。