基因组编辑技术在精准医学中的应用

基因组编辑技术的飞速发展,尤其是近年来CRISPR/Cas9基因组编辑体系的出现,使得研究人员能高效地在细胞系和动物模型中对基因组进行精确编辑。基于基因组编辑技术的各种实验研究平台被相继开发,包括通过在细胞系中引入疾病相关突变位点建立疾病模型,通过高通量筛选寻找导致肿瘤耐药性的突变基因,通过体内原位靶向致病基因并修改突变进行基因治疗等。这些基因组编辑技术研究平台极大推动了精准医学研究领域的发展。本文对基因组编辑技术在精准医学领域的基础研究、转化应用、目前存在的问题以及未来发展的方向进行了讨论。     

Ｆiber—FISH在植物基因组研究中的应用

Ｆiber-FISH是近几年发展起来的一项高分辨率和高灵敏度的荧光原位发要交技术,已被广泛应用于人类及动植物基因组的研究。本文对Ｆiber-FISH在植物基因组研究中的特点及其在染色体物理图谱的构建,染色体结构与分子构成分析和在比较基因组中的应用等进行了探讨。     

多元自动化基因组工程

基因组编辑技术在基因组工程研究中应用广泛,其中位点特异性核酸酶编辑技术和CRISPR/Cas系统在单基因编辑方面贡献卓越,但由于基因组的庞大,这些技术又有一定的局限性。多元自动化基因组工程(MAGE)是一种新型基因组编辑技术,可同时作用于多个基因,具有快速、高效的特点,已被用于大肠杆菌的基因敲除和基因替换。主要介绍了MAGE的原理、具体操作流程及技术进展,并结合MAGE技术的应用,讨论其发展趋势。     

体内连续进化技术的研究进展

实验室进化是遗传育种、提高微生物性能的重要方式。近几十年来,实验室进化的方法快速发展,应用也越来越广泛,但是常见的菌株进化策略以及针对特定蛋白的进化存在突变过程不连续,需要多轮操作、工作量大等缺点。微生物突变和筛选技术的进步促进了体内连续进化的发展,大大提高了实验室进化的效率。体内连续进化技术实现了体内突变,完美地把突变与筛选相结合,以最少的人工干预进化出特定表型。文中总结了近年来在微生物底盘中开发的基因组范围的体内连续进化技术,以及独立于基因组的针对特定蛋白的体内连续进化技术,主要对这些技术实现体内连续突变的原理及其相关应用进行了介绍。在此基础上,分析了现有技术的优缺点,并对体内连续进化技术的发展进行了展望。     

受污染沉积物原位覆盖材料研究进展

原位覆盖技术是一种新兴的沉积物修复技术,它与传统的受控自然恢复技术和疏浚技术相比,具有较好的修复效果、更小的生态风险与更低廉的成本,引起了广泛的关注.在20世纪70年代后期,原位覆盖技术已经应用到受污染沉积物修复中.经过近30年的发展,原位覆盖技术已经在美国、德国、日本、澳大利亚、挪威与加拿大等国家的受污染现场应用中取得了成功,并且在工程实践和理论研究相互促进过程中,该技术得到进一步的完善.其中,原位覆盖材料表现得更为突出,使得原位覆盖技术的应用前景变得广阔.本文对近年来国际上原位覆盖工程实践中各种覆盖材料的应用状况和实际修复效果进行了总结,为其在我国的应用起到推动作用.     

应用基因组工程构建新型大肠杆菌细胞工厂

基因组工程（genome engineering）是指为了实现某一目标对复制系统进行有意地、广泛地遗传修饰。大肠杆菌作为常用细胞工厂之一,在生物制造领域应用广泛,已成为合成生物学的主要研究对象。应用基因组工程改造大肠杆菌可以进一步拓展其应用范围。介绍了基因组工程最新技术发展,如基因组整合、染色体进化、多元自动化基因组工程、可寻迹多元重组工程等,及其在改造大肠杆菌提高其生产能力、稳定性及环境耐受能力等方面的研究进展。     

植物RNAi的特点及其应用研究进展

RNAi是真核生物中普遍存在的抵抗病毒复制表达、抑制转座子转座及调控基因表达的监控机制.清楚植物体内的RNAi途径,将对认识植物基因组功能和转基因研究工作具有积极意义.就国内外与植物RNAi有关的研究作了综述,重点介绍了植物RNAi特征和该技术在植物基因工程中的应用.     

体内表达技术应用于基因筛选的策略

随着病原微生物基因组信息的公布和大量新技术的涌现,研究病原微生物与宿主的相互作用及致病机制成为功能基因组研究的一个重要领域。体内表达技术在这一领域有着广泛的用途。该文综述了体内表达技术的5种筛选策略及各自的优缺点。     

应用体内诱导抗原技术筛选结核分枝杆菌体内表达基因

为寻找新型抗结核药物靶标 ,采用体内诱导抗原技术筛选结核分枝杆菌的体内诱导基因。首先构建了结核分枝杆菌基因组质粒表达文库 ,库容量为 1 0 2× 1 0 5CFU。再用经过结核分枝杆菌和大肠杆菌的裂解产物吸附过的结核病人血清 ,通过原位免疫印迹来筛选基因组表达文库 ,共获得 1 6个阳性克隆。对阳性克隆进行测序和生物信息学分析 ,发现该 1 6个阳性克隆可能包含 2 2个开放阅读框 (ORF)。按照功能将其分为 7类基因 :脂类代谢 2个、信号途径 5个、PE/PPE蛋白家族 2个、中间产物与能量代谢 6个、细胞壁与细胞处理 1个、假想蛋白 4个和与牛型分枝杆菌定向进化同源的 2个 ,其中部分基因可能与毒力相关 ,可以作为候选药物靶标     

细菌毒力基因体内表达检测技术研究进展

病原菌入侵宿主是一个及其复杂的过程。为了深入了解病原菌的致病机理,人们需要鉴定那些在感染过程中特异表达的细菌毒力基因。为此,多种体内实验模型被建立起来分析细菌在宿主体内的基因表达,它们包括了体内表达技术、信号标签突变技术、差异荧光诱导、体外转座进行基因组分析和作图技术以及体内诱导抗原技术等。文章对目前运用的这些研究方法进展进行综述,并讨论了它们的优点与不足。     

荧光原位杂交技术在植物学中的应用

荧光原位杂匀技术（fluorescence in situ hybridization,FISH）是80年代末才发展起来的一种非放射性原位杂交技术。作为一种新型的细胞分子遗传学技术,目前已广泛应用于细胞遗传学、分子生物学等领域。本文简要综述了该技术的基本原理与特点及其在植物学中的应用,包括在异源染色质的鉴定、染色体物理图谱的构建和染色体RNA及植物基因组进货中的应用。     

重组工程及其应用

随着功能基因组研究的需要 ,新近建立起一项新型高效的基于体内同源重组的遗传工程技术———重组工程技术。重组工程可定义为 :基于噬菌体短同源序列重组功能的遗传工程 ,或者基于同源重组的遗传工程。λ噬菌体Red系统完全不同于传统的依赖RecA的大肠杆菌重组系统 ,特点是使用长度仅为 <5 0个碱基的同源臂高效率地催化体内同源重组反应。体内重组过程不再需要预先构建含有同源序列的质粒或噬菌体的中间产物 ,只需要简单在体外合成寡核苷酸同源序列 ,或者用PCR方法合成线性打靶序列。重组反应不依赖大肠杆菌RecA系统 ,不需要限制性内切核酸酶和连接酶 ,不需要复杂的体外重组操作 ,可在大肠杆菌体内对染色体DNA、对BAC和PAC质粒或普通质粒载体进行精确的修饰 ,包括真核或原核细胞基因组DNA的基因敲除、基因敲入、基因克隆和各种突变体的引入。由于该技术具有高效率、简单性和应用的广泛性等独特优点 ,将来完全有可能取代传统的遗传工程技术。主要介绍了λ噬菌体Red重组酶系统及重组工程在功能基因组研究方面的应用与进展     

原位分子杂交法检测恙螨体内肾综合征出血热病毒核酸的研究

为探讨肾综合征出血热病毒（ＨＦＲＳＶ）在恙螨体内的分布和定位,采用原位分子杂交技术检测恙螨体内ＨＦＲＳＶＲＮＡ。结果发现：原位分子杂交技术的检出阳性率较ＩＦＡＴ高;ＨＦＲＳＶ阳性信号颗粒呈弥散分布,多见于恙螨幼虫和若虫的腹部组织细胞内,该部位是恙螨的卵巢细胞、中肠及支囊上皮细胞。前体组织细胞内少见;个别幼虫和若虫的前足和中足细胞内亦可见到ＨＦＲＳＶＲＮＡ阳性信号。在原位分子杂交中,若虫组织细胞内的ＨＦＲＳＶＲＮＡ阳性信号较幼虫密集而且量多,表明ＨＦＲＳＶ在恙螨体内可传递并有增殖现象     

微生物修复石油烃土壤污染技术研究进展

随着人民生活水平的提高,环境保护问题愈发受到人们重视。其中石油烃的土壤污染因其持续时间长、污染去除难度大而受到广泛关注。在各类修复技术中,原位微生物修复强化技术因其成本较低、环境影响小、无二次污染、可原位修复的特点成为了当前的技术热门。文中综述了生物投加法、生物刺激法、联合修复法等原位微生物修复技术,并介绍了一些典型工程案例,为原位微生物修复强化技术的选择及工程应用提供了参考,并对未来原位微生物修复强化技术的研究重点进行了展望。     

基因组编辑技术在植物中的研究进展与应用前景

外源DNA导入细胞并与基因组靶基因发生同源重组可以精确修饰或替换靶基因,但在植物中产生自发同源重组的概率很低.近几年出现的人工改造核酸酶可以大幅提高同源重组的效率,实现基因组的精确、定向改造.其中,归巢核酸酶、锌指核酸酶和TALE核酸酶已在植物基因工程中得到成功应用,最近开发出来的基于CRISPR/Cas系统的基因组编辑技术则更具有高效方便等特点.这些人工核酸酶的应用为植物基因工程的发展呈现了更加美好的前景.首先介绍了基因组编辑技术及其发展历程,随后详细阐述了提高植物基因组定点编辑效率的策略,最后对基因组编辑技术在农业和植物基因工程上的应用进行了展望.     

Y染色体特异DNA序列及应用

DNA文库的建立及其应用于基因定位的可能性首先在基因组较小的生物(如果蝇)中得到证实。近年来原位噬菌斑和克隆杂交,改进的λ克隆载体以及体外包装系统等的发展,对于较复杂的基因组(哺乳动物)也进行了基因文库的建立和筛选。对复杂基因组中富集某一特定部分的文库的建立开始于七十年代末,被克隆的特定染色体DNA顺序文库代表全部基因组信息的结构亚单位,比整个基因组定位具有显著的优点。     

基因打靶技术的原理及操作

基因打靶是近几年发展起来的一种通过同源重组定点改变小鼠基因组特定位点的技术,其诞生是分子生物学与实验胚胎学方法相结合的产物,它的出现又导致了体内研究与体外研究、分子生物学与临床病理学的有机结合,为研究基因的体内功能和疾病的致病机理提供了一种有力的实验手段。本文以基因打靶的实验过程为主线,介绍该技术的原理、操作、进展和应用。     

黄鳝二价体上微量DNaseⅠ敏感性和限制性内切酶原位切割分析

采用DNase Ⅰ超敏感性分析和限制性内切酶介导的原位切口平移技术(Restriction Enzyme Nick Translation,RE-NT)对黄鳝二价体基因组结构进行了分析研究。已知DNaseⅠ超敏感性与潜在活性基因分布密切相关。结果表明,经DNaseⅠ介导的原位切口平移处理,在黄鳍二价体上可展现类D带带型,而由限制性内切酶介导的原位切口平移结果显示,AluⅠ和MspⅠ均在黄鳝二价体上诱导产生类G带带型,HpaⅡ和HaeⅢ则优先切割5号二价体上一特定区域,诱导出一段由标记信号所构成的类C带,对上述结果进行了分析和讨论。     

从碱基到人造生命——基因组的从头合成

人工方法合成基因可通过DNA化学合成,这也是基因获取的手段之一,是密码子优化、蛋白质工程、代谢工程及基因组工程等方面不可缺少的技术。本文从寡核苷酸的合成开始,对短片段DNA的合成、基因长度的DNA合成、基因组长度的DNA合成、长片段及基因组水平的DNA组装、基因组DNA的移植等方面的技术和问题进行了阐述。