小鼠中的基因修饰——2007年度诺贝尔生理或医学奖介绍

2007年的诺贝尔生理或医学奖授予了Mario R．Capecchi、Martin J．Evans和Oliver Smithies三位科学家,以表彰他们在使用胚胎干细胞对小鼠的特定基因进行改造中的杰出贡献。他们的工作,使人们可以在哺乳动物的生殖细胞中进行特定的基因改造,并繁殖出成功表达这种基因的后代。他们发明的这项遗传实验技术,也就是现在常说的“基因敲除”技术,     

基因敲除技术与诺贝尔奖

近期，医学领域的诺贝尔奖已经揭晓。三位在基因敲除技术方面进行了卓越、开拓性工作并取得了显著成就的科学家分享了诺贝尔生理或医学奖，他们是美国盐湖城犹他州大学的Mario Capecchi教授、美国北卡罗来纳州大学的Oliver Smithies教授以及英国加蒂夫大学的Martin Evans教授。     

2007年诺贝尔生理学或医学奖

瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家马里奥·卡佩奇(Mario R. Capecchi)和奥利弗·史密斯(Oliver Smithies)、英国科学家马丁·埃文斯(Martin J.Evans),以表彰他们通过应用胚胎干细胞向小鼠中引入特定基因修饰技术方面所作的贡献.     

小鼠基因修饰基本原理及其在医学研究中的应用——2007年诺贝尔生理学或医学奖及其相关工作介绍

2007年10月8日,瑞典皇家卡罗琳医学研究院诺贝尔生理学或医学奖评审委员会宣布,美国科学家Mario R.Capecchi、Oliver Smithies和英国科学家Martin J.Evans在"涉及使用胚胎干细胞进行小鼠特定基因修饰方面的一系列突破性发现"[1]而获得2007年度诺贝尔生理学或医学奖(图1).     

美英科学家因干细胞研究获07诺贝尔生理学或医学奖

据路透社报道，北京时间8日下午，2007年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，美国犹他大学Eccles人类遗传学研究所科学家Mario R．Capecchi、美国北卡罗来纳州大学教会山分校医学院教授Oliver Smithies与英国科学家卡迪夫大学卡迪夫生命科学学院Martin J.Evans因其在干细胞研究领域所取得的非凡成就以及做出的突出贡献而分享此项殊荣。[第一段]     

基因靶向改造技术的发展及其意义 ——解读2007年诺贝尔生理学或医学奖

瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会于2007年10月8日宣布将2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家马里奥.卡佩奇（MarioR.Capecchi）和奥利弗.史密西斯（OliverSmithies）、英国科学家马丁.埃文斯（MartinJ.Evans）,以表彰他们在建立利用胚胎干细胞进行小鼠基因靶向改造的技术方面所作的贡献.目前基因靶向改造技术已经广泛应用于生物医学的各个领域,今后这一技术仍将对深入开展基因功能研究产生极大的促进作用,同时随着在疾病动物模型建立、基因治疗等领域的应用,它也必将为医学的发展和人类健康带来好处.[编者按]     

基因靶向改造技术的发展及其意义——解读2007年诺贝尔生理学或医学奖

瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会于2007年10月8日宣布将2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家马里奥.卡佩奇(MarioR.Capecchi)和奥利弗.史密西斯(OliverSmithies)、英国科学家马丁.埃文斯(MartinJ.Evans),以表彰他们在建立利用胚胎干细胞进行小鼠基因靶向改造的技术方面所作的贡献.目前基因靶向改造技术已经广泛应用于生物医学的各个领域,今后这一技术仍将对深入开展基因功能研究产生极大的促进作用,同时随着在疾病动物模型建立、基因治疗等领域的应用,它也必将为医学的发展和人类健康带来好处.     

基因打靶技术:开启遗传学新纪元

基因打靶技术作为最有效的定向修饰小鼠基因的技术手段在揭示基因的生理功能、研究人类疾病的遗传机制以及寻找新的药物靶标的过程中发挥着重要的作用。近年来, 随着条件基因打靶技术的发展使基因失活可以限制在特定时段特定组织或细胞内。文章将主要介绍基因打靶技术的发展简史、近期进展以及在其他模式动物中的应用。     

癌—基因的返祖现象

基因重复是生物进化的重要来源,在此基础上可产生基因倒转,移位,替换,缺失等基因重排,为原始基因保留在高等生物基因库中提供了可能。早期胚胎发育的基因控制和真核细胞的起源,反映基因重复知基因进化地历程肿瘤形成过程中,原始基因在特定的微环境作用下,被激活表达,而形成肿瘤。我们认为癌症是基因的返祖现象。     

害虫遗传不育技术中致死基因的研究与应用

基于遗传修饰手段的昆虫不育技术(SIT)作为一类物种特异、环境友好、科学高效的新兴策略,在害虫防治中具有广阔的应用前景。释放携带显性致死基因昆虫的技术(RIDL)是改进传统SIT的重要手段之一,主要包括四环素调控系统、特异性启动子、性别特异剪接系统和特异性致死基因等重要元件,其中根据不同昆虫的特点选择合适的特异性致死基因对于构建遗传不育品系至关重要。这些致死基因或受到阻遏调控系统的控制、或特异的在雌虫中表达、亦或直接作用于X染色体,导致后代在特定发育阶段或特定性别中条件致死。本文综述了RHG家族(reapr、hid、grim、michelob_x)细胞凋亡基因、转录激活因子t TA及Nipp1Dm、归巢内切酶基因等在害虫遗传不育技术中的研究和应用,讨论了特定致死基因的效应机理和应用特点,并对其可能的发展方向进行了展望。由于不同效应基因的致死作用和调控机理尚未完全明晰,因此深入研究特异致死基因的凋亡机制和在不同物种中的兼容作用,将为害虫遗传防控提供更多的研究思路和手段。     

基因丢失或失活在肿瘤发生中的作用研究进展

在癌变原理的研究中,分子肿瘤学领域取得了令人瞩目的成就,发现了与肿瘤发生密切相关的两类基因。第一类是所谓的癌基因(原癌基因),它们是细胞的正常基因,在演化中高度保守,在细胞正常生长和分化过程中有着重要的生理功能。但在外界致癌因素的作用下,通过点突变、DNA重排和基因扩增等方式使这些癌基因激活而导致肿瘤发生。在体外的试验中,用已激活的癌基因去转染特定实验动物细胞,可以使     

RNA干涉技术

RNA干涉(RNAi)技术是利用一些小的双链RNA来高效、特异地阻断体内特定基因的表达,并促使mRNA降解,从而诱使细胞表现出特定基因缺失的表型。本从RNAi技术的历史、作用机制、研究策略、研究现状及应用前景等几个方面进行了综述,预测RNAi将会给基因治疗的发展带来新的希望。     

线虫基因显微注射和整合技术——设备、操作与指南

秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)是研究动物遗传、个体发育和行为活动的重要模式生物,其主要优点是能够研究从分子细胞水平到整体系统水平的相关生命活动的作用机理．其中基因显微注射和整合是该领域的核心技术,广泛应用于研究线虫的基因表达、功能和基因间的相互作用等．显微注射技术使用尖端开口直径为微米级的玻璃微管,将所研究的目的DNA注射进线虫的性腺．注射的DNA被成熟的卵细胞吸收,以染色体外遗传物质的形式存在．但这种形式并不能稳定遗传,可采用基因整合技术将外源基因整合到染色体上,得到稳定遗传的线虫种系．显微注射是一项精细的实验技术,影响实验成功与否的因素较多,实际操作需要有一定的经验．在实践过程中逐步改进和完善了这项技术,在此主要介绍线虫显微注射技术的操作过程、创新方法以及注意细节．     

RNA干扰研究进展

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是指由双链RNA(double-strandedRNA,dsRNA)启动的序列特异的转录后基因沉默现象,广泛存在于真菌、植物和动物中。它是细胞内由双链RNA诱导降解与其配对的特定mRNA的过程。细胞内双链RNA在酶的作用下,形成20-25碱基大小的小干扰RNA(siRNAs),由siRNAs进一步掺入多组分核酸酶并使其激活,从而精确降解与siRNAs序列相同的mRNA,抑制该基因在细胞内的翻译表达。RNAi技术是近年来迅速发展起来的高效、特异、易操作的基因沉默技术。与反义寡核苷酸等传统方法相比,RNAi技术有着无可比拟的优势。本文就其近年的研究进展作一综述。     

基因敲除技术现状及应用

功能基因组学的研究进展使基因敲除技术显得尤为重要。基因敲除技术从载体构建到细胞的筛选到动物模型的建立各方面都得到了发展。其中Cre—LoxP系统可以有效的控制打靶的发育阶段和组织类型,实现特定基因在特定时间和（或）空间的功能研究;转座子系统易于操作,所需时间短,具有高通量的特点,可以携带多种抗性标记,方便了同时进行多基因功能研究;基因捕获技术提供了获得基因敲除小鼠的高效方法,方便了进行小鼠基因组文库的研究。此外,进退策略、双置换法、标记和交换法、重组酶介导的盒子交换法也从不同方向发展了基因敲除技术。     

条件性RNA干扰技术研究进展

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一种由与靶基因同源的双链RNA引起的,具有序列特异性的转录后基因沉默技术。目前,RNAi已被广泛应用于基因功能的研究中。为了使基因沉默具有时空特异性,可以通过构建基于Cre重组酶的Cre/lox P系统、可被小分子药物诱导的Tet诱导系统以及两者组合形成的高级诱导RNAi系统来条件性的控制小发夹状RNA(sh RNA)的表达,使其靶基因的表达可受外界调控,在特定组织细胞中或者特定的生长发育时期被抑制,从而更好地进行基因功能研究。目前,条件性RNAi基因沉默策略具有多样化,精确性和组合式的特点。本文就条件性RNAi基因沉默技术的多元策略做一综述。     

基因编辑技术在斑马鱼中的应用及研究进展

基因编辑技术通过对特定DNA片段的插入、敲除、修饰或替换等,实现对生物体中目标基因的编辑。与早期基因工程技术将遗传物质随机插入宿主基因组中的方式不同的是,基因编辑技术能够定点需要插入的位置,从而实现对生物体基因组特定位点的准确修饰、人为地改造生物体的遗传信息,目前广泛应用于斑马鱼的基因组学、遗传发育和基因功能研究中。其方法包括诱变技术、Tol2转座子、Morpholino、ZFNs、TALEN和CRISPR/Cas系统等。本研究主要介绍了基因编辑技术的作用机理与发展概况。作为一种精准而高效的基因工程方法,基因编辑技术在近年来得到了飞速地发展。它既可以采用对特定基因的靶向突变来研究基因的功能,也可以通过将功能性基因插入并替代缺陷基因而用于某些遗传性疾病的基因治疗。可以肯定的是,基因编辑技术未来将在基础生物学、医学、生物技术等多个领域具有重要的研究价值和应用价值。     

综述与专论: 基因编辑猪中条件性基因修饰系统的研究进展

条件性基因修饰能够使基因修饰事件在特定组织器官的特定时间内发生,可通过在动物中引入条件性基因缺失系统和条件性基因过表达系统来实现,在小鼠中已被广泛的应用于基因功能的研究。基因修饰猪在农业领域和生物学领域中均具有重要的应用价值。在生物医药领域,由于猪的体型、器官大小、生理、代谢以及寿命与人类具有很多的相似性,基因修饰猪既可用于基因功能的基础研究,也可用作人类疾病模型、异种移植的器官来源以及人类功能蛋白生物反应器。由于最近几年基因编辑技术的进展,使在猪体内引入基因表达条件性系统设想成为可能,构建基因表达条件性调控工具猪模型,将极大地推动其研究进展。本文综述了利用基因编辑技术,构建条件性修饰系统及基因修饰猪模型取得的进展。     

精子发生相关基因的研究进展

哺乳类动物的精子发生历经有丝分裂、减数分裂和精子形成三个阶段,这一特殊的细胞分化过程受多种因素的调控,而生精细胞内基因水平的调节,在精子发生过程中起着决定性的作用.许多生精细胞特异性的基因或转录具有发育阶段特异性表达特征,参与精子发生过程中特异的细胞分化活动,如减数分裂、遗传物质重组、染色质的浓缩和发育后期的一系列形态变化.近年来随着基因克隆、表达及功能研究技术的发展与应用,发现了许多精子发生的相关基因,有的已被证明在精子发生中起重要作用.然而对这一过程中许多现象的关键基因还所知甚少,需要进行更加广泛深入的研究.本文旨在较全面地综述这一领域研究的最新进展,着重讨论了与精子发生有关的转录因子基因、细胞周期相关基因、原癌基因、细胞凋亡相关基因、核蛋白转型相关基因方面的研究,为从事该领域研究的工作者提供参考信息.     

微生物遗传转化筛选标记及其生物安全性的研究进展

在分子生物技术中,筛选标记基因是遗传转化载体所必备的基本元件之一,其主要功能是在基因操作中进行目标克隆的筛选,以及在应用过程中通过选择压力维持基因重组性状。抗药基因是微生物遗传转化中常用的筛选标记,大肠杆菌载体和一般穿梭载体中通常带有抗药基因。带有抗药基因的工程菌可以被广泛地应用于酶和有机化学品的发酵生产,因为工业发酵过程是在封闭系统中进行的,并且最终产品需要经过提炼。但是当人们需要用基因改良的菌株进行食品和饲料加工、环境修复、病虫害生物防治时,抗药基因类筛选标记应该被禁止使用。因此,发展生物安全性筛选标记成为遗传转化技术推广应用中的一个技术关键。本文介绍常用作筛选标记的抗药基因,以及针对抗药基因的安全性问题而发展的无选择标记的遗传转化技术及生物安全性筛选标记的基因工程技术。葡萄糖胺合成酶基因是近年发展起来的新型生物安全性筛选标记,它弥补了其他营养缺陷互补型和功能附加型筛选标记的缺陷,具有广阔的应用前景。