微遗同源重组的应用

同源重组的应用09生工夏章传同源重组概述同源重组（homologousrecombination）◆即一般重组，是染色体之间进行遗传信息的方式之一，几乎所有生物都发生同源重组。◆如真核生物减数分裂中染色体的交换，细菌结合、转化、普遍性转导的遗传重组都属于同源重组。◆同源重组要求两个DNA分子的序列同源，同源区越长越有利于重组；同源区太短，则难于发生重组。因为它依赖于大范围DNA同源顺序的联会，负责DNA配对和重组的蛋白质因子无碱基序列特异性，只要两条DNA序列相同或相近，重组便可以在联会部分的任何位置发生。当然，也存在重组热点，即某些序列发生重组的概率高于其它序列。◆同源重组也是对损伤DNA修复的一种重要途径，即重组修复。同源重组的应用◆同源重组的应用价值主要是用于基因敲除（knock-out）和基因敲进(knock-in)①研究基因功能②转基因动物的制备③用于药物筛选的动物模型④转基因动物可作为“生物反应器”生产药物基因敲进和敲进◆基因敲除（knockoutofgene）:是基因打靶技术的一种，指外源DNA与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组，从而代替受体细胞基因组中的相同或相似的基因序列，整合入受体细胞的基因组中。◆基因敲进（knockinofgene）：利用基因同源重组，将外源有功能的基因转入基因组中不存在或已失活的细胞中与其基因组中同源序列进行同源重组，在细胞内获得表达，这一技术称为基因敲进。◆基因敲除和敲进的原理都是同源重组，即同源双交换，用克隆的外源基因取代基因组中野生型等位基因。◆两者不同点在于，基因敲除导入的外源基因是失活的、无功能的基因，基因敲进导入的是有活性和功能的基因。因而两者的具体用途有所不同。◆基因敲除和敲进都可用于基因功能的研究，基因敲进则也可用于突变基因的修复。◆基因敲除是自80年代末以来发展起来的一种新型分子生物学技术，是通过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术。通常意义上的基因敲除主要是应用DNA同源重组原理，用设计的同源片段替代靶基因片段，从而达到基因敲除的目的。随着基因敲除技术的发展，除了同源重组外，新的原理和技术也逐渐被应用，比较成功的有基因的插入突变和iRNA，它们同样可以达到基因敲除的目的。小鼠基因敲除实验◆基因敲出实际操作简要步骤：1、克隆目的基因及其两侧的DNA序列。2、通过插入抗性基因或者DNA缺失，对克隆的目的基因进行体外遗传改造，使克隆的目的基因失活。3、将经体外改造失活的目的基因引入受体细胞，使之与野生型基因进行同源重组。◆这两种基因取代，都是是利用内源基因序列两侧或外面的断裂点，用同源序列的目的基因整个置换内源基因。目前用于基因敲除的技术有Cre/LoxP系统、FLPI系统等。◆此法可产生精确的基因突变，也可正确纠正机体的基因突变。①研究基因功能◆细菌和一些低等真核生物在进行基因取代时，克隆的基因能精确地插入到染色体的同源部位，所以他们是研究基因取代的理想材料。◆基因取代法除成功用于细菌和酵母菌的基因分析外，还成功地应用到老鼠和鸡的基因功能分析中。②转基因动物的制备

◆转基因动物的应用领域1、生物反应器：药用或食品蛋白的大量生产，即转基因动物制药；2、疾病的动物模型：用于研究、药物筛选、药物治疗、毒物测试；3、通过增加或删除基因来研究基因的功能、调控和发育，如癌基因、免疫系统等；4、异种器官的移植；5、家畜品种的改良。◆转基因动物的应用领域③用于于药物筛筛选的动动物模型型◆诱发性或实实验性动物物模型（ExperimentalAnimalModels）用同源重组组的方法，，将致病因因素作用于于动物，造造成动物组组织、器官官或全身一一定的损害害，出现某某些类似人人类疾病时时的功能、、代谢或毒毒使动物患患相应的传传染病，又又如用化学学致癌剂、、放射线、、致癌病毒毒诱发动物物的肿瘤等等。诱发性性疾病动物物模型具有有能在短时时间内复制制出大量疾疾病模型，，并能严格格控制各种种条件使复复制出的疾疾病模型适适合研究目目的需要等等特点，因因而为近代代医学研究究所常用，，特别是药药物筛选研研究工作所所首选。但但诱发模型型和自然产产生的疾病病模型在某某些方面毕毕竟存在一一定差异。。因此在设设计诱发性性动物模型型要尽量克克服其不足足，发挥其其特点。③用于于药物筛筛选的动动物模型型◆用于药物物筛选的的动物模模型例如如：帕金森病病动物模模型，用用于药物物筛选。。建立抗丙丙型肝炎炎病毒药药物筛选选的动物物模型。。精神分裂裂症动物物模型及及其药物物筛选。。高尿酸血血症动物物模型的的建立及及抗痛风风中药的的筛选。。◆要求：：（一）相相似性（二）重重复性（三）可可靠性（四）适适用性和和可控性性（五）易易行性和和经济性性。③用于于药物筛筛选的动动物模型型◆动物模型型的意义义和优越越性：：（一）避避免了在在人身上上进行实实验所带带来的风风险。。（二）临临床上平平时不易易见到的的疾病可可用动物物随时复复制出来来。（三）可可以克服服人类某某些疾病病潜伏期期长，病病程长和和发病率率低的缺缺点。。（四）可可以严格格控制实实验条件件，增强强实验材材料的可可比性。。（五）可可以简化化实验操操作和样样品收集集。（六）有有助于更更全面地地认识疾疾病的本本质。④转基因因动物可作作为“生物物反应器””生产药物物。◆转基因动物物生产药物物不仅开辟辟了制药业业的新纪元元，而且它它也是转基基因动物研研究最活跃跃的领域。。◆基因工程药药物3个阶段:1、细菌基因因工程，即即把目的基基因通过适适当的改建建导入大肠肠杆菌中，，再通过细细菌等原核核微生物表表达的目的的蛋白作为为药物;2、是细胞基基因工程药药物，这是是把人或哺哺乳动物的的基因直接接导入哺乳乳动物的细细胞中，生生产有生物物活性的产产品;3、其三是利利用转基因因动物生产产低成本、、高活性的的药物。一、转基因因动物◆转基因动物物是把外源源基因导入入动物的生生殖细胞中中，并整合该细细胞后发育育成为个体体整合的外外源基因，整合的外源源基因又能能影响其后后代遗传的的动物。药用蛋白基基因→表达达细胞株→→细胞核转基因动物物生产药用用蛋白的基基本过程受体动物供体动物→→受精卵→→无核受精卵卵→组装的核核细胞→多多细胞胚胎胎→假孕动物→动物物幼崽→雌雌性转基因因动物→乳乳汁→药用用蛋白◆转基因动物物生产药物物的优点：：1、品种多、产产量高、质质量好。2、设备简单、、不耗能、、无环镜污污染。3、生产周期短短。4、生产成本低低。◆2006年报道：我国目前已已有乳铁蛋蛋白、白蛋蛋白、凝血血因子等进进入临床试试验阶段，，首个转基基因动物生生产的药物物有望在5年内上市。。“究竟是是哪种转基基因药物率率先上市，，还得由临临床疗效说说了算。””◆转基因动物物就是指通通过实验方方法，人工工地把外源源基因导入入动物的受受精卵，使使外源基基因与动物物本身的基基因组整合合在一起，，因而外源源基因能随随细胞的分分裂而增殖殖，并能稳稳定地遗传传给下一代代。在此基基础上，人人们只要将将事先提取取到的药用用蛋白注射射到牛、羊羊等身上，，当它们的的下一代出出生，人们们便可以从从其体内提提取更多的的药用蛋白白。简单地地说，就像像在动物的的体内批量量生产药物物一样。◆此前，我国国科学家曾曾在上海成成功研制出出5头有目的基基因整合的的转基因因羊，其中中一头羊产产下小羊进进入泌乳期期后，其乳乳汁中有活活性的人凝凝血因子IX显示，这种种凝血因子子恰是治疗疗血友病乙乙的珍贵药药物。上海海医学遗传传研究所成成功培育出出含有人血血清白蛋白白的转基因因试管牛。。目前，科科学家们正正在进一步步研究如何何提高成功功率。Theend,thanks!9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Thursday,December8,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。15:32:3415:32:3415:3212/8/20223:32:34PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2215:32:3415:32Dec-2208-Dec-2212、故人江海海别，几度度隔山川。。。15:32:3415:32:3415:32Thursday,December8,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2215:32:3415:32:34December8,202214、他乡乡生白白发，，旧国15、比不了得就不比，得不到的就不要。。。十二月227:53上午12月-2207:53December15,202216、行动出成果，工作出财富。。2022/12/157:53:3507:53:3515December202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。7:53:35上午7:53上午07:53:3512月-229、没有失败，只有暂时停止成功！。12月-2212月-22Thursday,December15,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。07:53:3507:53:3507:5312/15/20227:53:35AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。12月-2207:53:3507:53Dec-2215-Dec-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。07:53:3507:53:3507:53Thursday,December15,202213、不知香积寺，数里入云峰。。12月-2212月-2207:53:3507:53:35December15,202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。15十二月20227:53:35上午07:53:3512月-2215、楚塞三湘接，荆门九派通。。。十二月227:53上午12月-2207:53December15,202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。。2022/12/157:53:3507:53:3515December202217、空山新雨后，天气晚来秋。。7:53:35上午7:53上午07:53:3512月-229、杨柳散和风，青山澹吾虑。。12月-2212月-22Thursday,December15,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。07:53:3507:53:3507:5312/15/20227:53:35AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。12月-2207:53:3507:53Dec-2215-Dec-2212、越