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基因敲除技术的操作步骤

2022.4.26

利用基因打靶技术产生转基因动物的程序一般为:

获得干细胞

基因敲除一般应用于鼠,而最常用的鼠的种系是129及其杂合体,因为这类小鼠具有自发突变形成畸胎瘤和畸胎肉瘤的倾向,是基因敲除的理想实验动物。而其他遗传背景的胚胎干细胞系逐渐被发展应用,最来自于C57BL/6×CBN/JNCrjF1小鼠的胚胎干细胞系成功地用于基因敲除。由于这些远交系遗传背景复杂,所得到的模式小鼠往往不能得到重复性好的实验结果,所以也需要在C57BL/6等近交系小鼠上做回交。 另一方面,因为回交次数不一样,也会造成实验结果重复性差。这对生物科研,尤其是医药企业,安评中心,药检部门等,是一个很大的缺点。这对开发制作标准模式动物也是一个很大的缺陷。所以,如果能够直接用C57BL/6 ES细胞进行基因打靶,就将直接获得C57BL/6品系的模式小鼠。c57BL/6小鼠种系等已经广泛的应用于免疫学,神经学,癌症,等几乎所有研究领域。已经有一些公司或科研机构已经开始用C57BL/6遗传背景的胚胎干细胞进行基因打靶。

载体构建

把目的基因和与细胞内靶基因特异片段同源的DNA分子都重组到带有标记基因(如neo基因,TK基因等)的载体上,此重组载体即为打靶载体。因基因打靶的目的不同,此载体有不同的设计方法,可分为替换性载体和插入型载体。如为了把某一外源基因引入染色体DNA的某一位点上,这种情况下应设计的插入型载体要包括外源基因(即目的基因)、同源基因片段及标记基因等部分。如为了使某一基因失去其生理功能,这时所要设计的替换型打靶载体,应包括含有此靶基因的启动子及第一外显子的DNA片段及标记基因等诸成分。根据实验目的不同,打靶载体分为全基因敲除,条件性基因敲除,基因敲进,诱导性基因敲除等打靶载体。

导入基因

将基因打靶载体通过一定的方式(常用电穿孔法)导入同源的胚胎干细胞(EScell)中,使外源DNA与胚胎干细胞基因组中相应部分发生同源重组,将打靶载体中的DNA序列整合到内源基因组中从而得以表达。一般地,显微注射命中率较高,但技术难度较大,电穿孔命中率比显微注射低,但便于使用。

用选择性培养基筛选已击中的细胞

一般地,筛选使用正、负选择法,比如用G418筛选所有能表达neo基因的细胞,然后用Ganciclovir淘汰所有HSV-TK正常表达的细胞,剩下的细胞为命中的细胞。由于用于TK筛选的Gancyclovir对小鼠的种系传递有影响,一般采用DTA(白喉毒素A亚基)进行阴性筛选。将筛选出来的靶细胞导入鼠的囊胚中,再将此囊胚植入假孕母鼠体内,使其发育成嵌合体小鼠。

性状改变

通过观察嵌和体小鼠的生物学形状的变化进而了解目的基因变化前后对小鼠的生物学性状的改变,达到研究目的基因的目的。


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