细胞工程演示文稿课件

1、2007年诺贝尔生理学或医学奖在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现 outline获得2007年诺贝尔生理或医学奖的科学家简介基因打靶技术简介基因打靶技术的意义The Nobel Prize in Physiology or Medicine in 2007 2007年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家马里奥-卡佩奇和奥利弗-史密西斯、英国科学家马丁-埃文斯，这三位科学家是因为“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”而获得这一殊荣的。 在公报中，诺贝尔奖评审委员会指出，“基因靶向”的应用为人类的胚胎发育以及人类对抗衰老和疾病带来了希望。“在老鼠体内进

2、行的基因靶向已经渗透到生物医学的各个领域。在未来许多年内，它将继续帮助人类理解基因功能，继续造福人类。” 马里奥-卡佩奇 奥利弗-史密西斯 马丁-埃文斯 Introduction about MARIO R. CAPECCHI 卡佩基1937年出生在意大利，后获得美国国籍。卡佩基1967年获美国哈佛大学生物物理学博士学位，他除了在霍华德休斯医学研究所工作外，还担任犹他大学人类遗传学和生物学教授。卡佩基因在“基因靶向”技术的研究上做出了开创性工作而成名。 Introduction about Martin John Evans 马丁约翰埃文斯爵士（英语：Sir Martin John Evans

3、，1941年1月1日）是一位英国科学家，2007年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一 1963年毕业于剑桥大学，从事基因对肢体发展的控制。1981年在剑桥大学执教，和马特-科夫曼合作将类似的“EC”细胞与老鼠胚胎进行分离。因干细胞研究有成，“利用胚胎干细胞把特定基因改性引入实验鼠的原理”，2007年被授与诺贝尔生理学或医学奖。 66岁的马丁-埃文斯曾是英国卡的夫大学哺乳动物基因教授和生物科学学院院长。埃文斯于1963年毕业于剑桥大学，他在这之后决定研究基因对肢体发展的控制，在伦敦学院解剖与胚胎系攻读博士学位。 埃文斯1981年在重返剑桥大学后和马特科夫曼成功地将类似的“EC”细胞与正常的老鼠胚胎进

4、行分离。埃文斯随后和他的学生们证实，这些后来被称之为“胚胎干细胞”的细胞可以用来从组织层细胞全面恢复老鼠的生育能力，这些细胞因此可以引发突变或者进行挑眩 埃文斯的这些先驱性研究创造了哺乳动物基因的新路径，他一直在使用基因敲除和基因陷阱方法来进行新的发现和创造人类疾病的动物模式。 Selected Honours and Awards基因打靶技术研究进展 建立在胚胎干细胞（embryonic stem cell，ES细胞）与同源重组技术基础之上的基因打靶技术(Gene targeting)是一种定向改变生物活体遗传信息的实验手段。通过对生物遗传信息的定向修饰，并使修饰后的遗传信息在生物活体内遗传

5、，表达突变的性状，从而研究基因的功能，阐明生物体的遗传进化，疾病发生的分子机制，提供相关的疾病治疗药物、评价模型及新型预防、治疗疫苗等，是后基因组时代基因功能研究的重要技术手段。本文概述基因打靶的背景、原理、策略、生物学应用及问题与展望。 基因打靶研究的背景 目前的基因转移技术，如显微注射、电穿孔、磷酸钙沉淀及逆转录病毒载体感染等方法，已能有效地将外源基因导入靶细胞内。但这些导入的外源基因在靶细胞基因组中整合的位点一般是随机的，可能导致下面几种情况出现：导入的外源基因整合入某一正常基因的中部，导致该正常基因表达的缺如；导入的外源基因整合入细胞内正常基因的侧翼序列，影响了其周围正常基因的活性；外

6、源基因的导入有可能激活细胞内的原癌基因；导入的外源基因由于其整合位点的不适，而在细胞内不表达或表达难以控制。为避免上述情况的出现，最好的途径就是将外源基因导入预先确定的位点。即对细胞内靶位点进行定点修饰基因打靶，而研究该基因的功能或在生物发育中的作用。随着人类及四十多种微生物基因组测序的完成，发现了大量未知功能的基因，应用基因打靶技术对这些新基因进行靶向修饰，是研究其功能最直接最有效的手段。因此，基因打靶就日益成为继基因转移技术后亟待发展的新技术 基因打靶原理 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

7、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 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

8、定突变基因的小鼠模型。 (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自，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。 (4) 用于改造生物和培育新的生物品种基因打靶技术的出现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。随着现代分子生物学技术的发展和人类基因组图谱的完成，功能基因组学研究正大规模启动，基因打靶已成为后基因组时代研究基因功能最直接和最有效的方法之一。通过基因打靶将外源基因在ES细胞或体细胞中进行定点整合并高效表达，利用显微注射和核移植技术生产转基因动物具有广阔的发展前景。基于基因打靶途径建立的医学