文档介绍：转基因、基因敲入/敲除动物技术已经成为现代生命科学基础研究和药物研发领域不可或缺的重要技术,该技术从上世纪七八十年代诞生以来,已有近四十年的历史,经典技术如DNA原核显微注射、胚胎干细胞显微注射技术一直以来经久不衰,并逐渐从基础研究实验室转向商业模式,成为一项高度标准化的新兴产业
 
一、技术介绍与研究进展
转基因、基因敲入/敲除动物技术已经成为现代生命科学基础研究和药物研发领域不可或缺的重要技术,该技术从上世纪七八十年代诞生以来,至今已有近四十年的历史,经典技术如DNA原核显微注射、胚胎干细胞显微注射技术一直以来经久不衰,在小鼠模型构建方面日趋完善,并且如同剪切酶和抗体等常规分子生物学试剂的制备技术一样,逐渐从基础研究实验室转向商业模式,成为一项高度标准化的新兴产业,催生了数以百计的创新药物和数以千计的优秀文章。尽管如此,传统技术仍然存在一些难以克服的缺陷,如步骤繁琐、周期漫长、成功率低、费用高昂等,而ZFN和TALEN等新技术的出现,或有可能将这一局面彻底改变。
二、同源重组技术原理
基因敲除鼠技术是上世纪80年代中后期基于DNA同源重组的原理发展起来的,hi和Smithies在1987年根据同源重组(homologous bination)的原理,首次实现了ES的外源基因的定点整合(targeted integration),这一技术称为"基因打靶"(gene targeting)或"基因敲除"(gene knockout),利用这种ES的显微注射就可以制作出基因敲出小鼠(KO Mice: knockout mice);由于这一工作,hi和Smithies于2007年与Evans分享了诺贝尔医学奖。
同源重组(homologous bination)定义:是指发生在姐妹染色单体(sister chromatin) 之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。在基因敲除小鼠制作过程中,需要针对目的基因两端特异性片段设计带有相同片段的重组载体,将重组载体导入到胚胎干细胞后外源的重组载体与胚胎干细胞中相同的片段会发生同源重组,如图1所示:

三、制作流程

1. Knockout载体设计与构建
根据研究项目具体情况和要求把目的基因和与细胞内靶基因特异片段同源的DNA 片段都重组到带有标记基因(如neo 基因,TK 基因等)的载体上,成为重组的Knockout载体。
2. Knockout ES细胞筛选
Knockout载体测序验证正确后,将载体线性化,然后电转入ES细胞,通过载体上的正负筛选基因获得阳性的Knockout ES克隆。选取PCR鉴定打靶载体正确插入的ES基因组DNA用于Southern Blot鉴定,将Southern Blot鉴定的Knockout ES扩大培养并液氮保存。
3. Knockout ES细胞囊胚注射得到嵌合体小鼠
扩增经鉴定插入或置换片段位置正确的Knockout ES细胞,以囊胚显微注射的方式将一定数量的Knockout ES细胞注入特定品系小鼠囊胚中,然后将囊胚移植到假孕的小鼠子宫中。待后代小鼠出生后,通过小鼠的毛色中来源于ES细胞毛色的比例判断嵌合程度的高低,以及该小鼠的后代中可能获得生殖系传