分子生物学 第 5 章 第 7 节：基因敲除技术

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5.7.1 基因敲除的基本原理

经典遗传学forward genetics：从一个突变体的表型出发，研究其基因型，进而找出该基因的编码序列 现代遗传学（反向遗传学）reverse genetics：首先从基因序列出发，推测其表型，进而推导出该基因的功能

• 基因敲除 (gene knock-out) ：通过外源 DNA 与染色体 DNA 之间的同源重组，进行精确的定点修饰和基因改造
  • 特点：专一性强，染色体 DNA 可与目的片段共同稳定遗传
• 基因敲除的分类：
  • 完全基因敲除：通过同源重组法完全消除细胞或动物个体中的靶基因活性
  • 条件型基因敲除： 通过定位重组系统实现特定时间和空间的基因敲除

[!NOTE]

• 一般采用取代型或插入型载体在 ES 细胞中根据正-负双向选择 （positive-negative selection，PNS） 原理进行完全基因敲除实验
• 对于许多有重要生理功能的基因来说，完全基因敲除往往导致胚胎死亡，有关该基因功能的研究便无法开展
• 以 Cre/loxP 系统为基础，可以在动物的一定发育阶段和一定组织细胞中实现对特点基因进行遗传修饰

• 基因敲除的应用：除了研究基因功能之外，基因敲除技术还广泛应用于建立人类疾病的转基因动物模型。为医学研究提供遗传数据，为遗传病的治疗、生物新品种的培育奠定新基础

5.7.2 基因组编辑技术

• 基因组编辑genome editing技术是利用序列特异性核酸酶在基因最特异性位点产生 DNA 双链断裂，从而激活生物体自身的同源重组HR或非同源末端连接修复机制NHEJ，以达到特异性改造基因组的目的

基因编辑技术举例

• 锌指核酸酶和转录激活样效应因子核酸酶transcription activator-like effector nucleases， TALEN
• CRISPR/Cas 9 系统