基因打靶技术研究进展及其应用(3)

来越广泛地使用，通过系统的基因打靶，人类能够了解自身和疾病与基因之间的关系、疾病发生的机理，掌握更有效的治疗手段。

3.1 基因功能的研究

后基因组时代的主要任务就是研究大量新基因的功能。用体细胞基因打靶技术，通过定点改造基因组中的特定基因．有可能在细胞水平上研究某一基因的功能及调控机制。从定点突变的干细胞获得基因突变型个体，可在生物体整体水平上了解某些基因在体内的具体作用。

3.2 建立人类疾病的动物模型

人类疾病动物模型对病理研究及临床治疗非常重要。建立自发或诱变病理模型需要漫长的时问。应用转基因技术，外源基因在基因组中的随机整合可能带来不确定的表型。基因打靶技术在很大程度上克服了上述不足。通过对ES细胞打靶可获得含特定突变基因的小鼠模型

3.3 用于疾病的基因治疗

通过基因敲入技术将正常基因引入病变细胞中，取代原来异常的基因或对缺陷基因进行精确改正。使修复后的细胞表达正常蛋白，不再表达错误产物，是一种理想的基因治疗策略。另外，可通过基因敲除技术敲除多余的、过量表达的、影响正常生理功能的基因．以达到治疗目的。

3.4 用于改造生物和培育新的生物品种

基因打靶技术不仅适用于动物。而且可以应用于植物，使转基因动物和生物反应器的制备更为精确。外源基因将被准确地插入受体的基因组中。定点改造原有的基因功能，使生物获得优良的性状，并避免由于外 源基因在基因组中随机整合可能带来的不利影响。对动植物生殖细胞或早期胚胎干细胞的基因进行修饰改造，可以产生一些人类需要的新品种。

4 问题和展望

4.1基因打靶技术的优点

基因打靶技术最明显的优点就是其“精确性”，它使得科学家可以根据实验的要求来决定改造基因组的哪个基因或片断，并决定用何种方式来改变。包括基因敲除和基因敲人。还可以通过修饰某个基因的DNA来改造其编码蛋白的功能。所以，基因打靶技术不但提高了实验的准确性。还为人们提供了按照实验要求选择改造方式的可能性。

4.2 基因打靶技术存在的问题

历经20多年的发展，研究者们通过逆转录病毒介导、转座子介导、乙烷亚硝基诱变、限制性内切酶产生DSB等方法结合位点特异重组酶进行了大量的基因打靶实践，已经在酵母、果蝇、植物、小鼠、人类干细胞的基因修饰、基因删除、基因替换等方面取得了显著的成效。但是由于①由于细胞内的同源重组频率低下（～10），远低于非同源末端连接（二者比例为l：10 000～1：1 000）；②外源DNA进入细胞后，绝大多数会借助非同源末端连接途径随机插入基因组，往往造成基因沉默或者细胞癌变；③加之细胞的DNA转化率低（通常1%-5%），需要大量的处理细胞，以至于在后期的筛选工作中需要耗费大量的人力物力和时间，这些问题成为当前限制基因打靶发展和推广应用的瓶颈。为了解决这些问题，研究者们需要在提高同源重组频率和建立高效的后期筛选方法两个方面进行大量的探索。

4.3 展望

事实上， 只有通过基因打靶研究才能真正建立基因和疾病间的因果关系。通过基因打靶技术研制的人类疾病小鼠模型已超过500种。这些模型的建立极大地丰富了人类对这些疾病相关基因功能的了解。每年都有利用基因打靶技术新建立的人类癌症、心血管疾病、骨质疏松、神经退行性病变、免疫缺陷等疾病小鼠模型， 为疾病机理研究、新药研发和治疗方案评价提供了宝贵的遗传资源。即便是对复杂性疾病相关的基因功能研究， 利用基因打靶技术可以在生理状态-6