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你不得不知道的,基因敲除发展史!

日期: 2019年08月08日


    

基因敲除技术是自80年代末发展起来的一种导致特定基因失活或缺失的新型分子生物学技术。通常意义上的基因敲除主要是应用DNA同源重组原理,用外源片段替代靶基因片段,从而达到靶基因敲除的目的。随着基因敲除技术的发展,除了基于胚胎干细胞的同源重组方法外,新的技术不断涌现,例如:ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9这些新兴技术使基因敲除的应用突破了物种的限制,几乎可以实现所有物种的各种编辑需求。下面给大家介绍一下目前应用最为广泛的三大基因敲除技术:

 

基因敲除历史

图片来源于网络 仅供参考

 

1、基于胚胎干细胞的同源重组技术——传统稳定

 

80年代后半期发展起来的一门技术。成熟、可靠、精细,目前为止唯一可以满足在小鼠上实现所有打靶要求的技术。其根本原理是指发生在非姐妹染色单体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。但是用这种方法制备基因敲除小鼠的周期相对较长,国内某公司经过技术优化,使得基于胚胎干细胞的同源重组技术可以在183天内获得基因敲除鼠,实现了世界最快敲除速度!

 

2、TALEN基因敲除技术——简便快捷

 

TALEN基因编辑技术作为现代分子生物学技术上的一次革新,它结合了传统转基因技术的简便快捷,无物种限制以及ES细胞基因打靶技术精准的优点,深受科研人员的青睐。利用优化的TALEN技术通过受精卵注射,首次成功制备了基因敲除大鼠。但是TALEN技术自身局限较多,例如:基因敲入效率较低、多基因敲除困难、系统构建相对复杂、存在脱靶风险。所以,TALEN技术很快被新兴的技术所取代。

 

3、CRISPR/Cas9基因敲除技术——新兴全能

 

能够便捷、快速、精准的对基因组进行编辑,是科研工作者们长期以来的梦想。CRISPR/Cas9系统的诞生和成熟标志着这一梦想逐渐变为现实。CRISPR/Cas9系统,作为新一代基因编辑技术,它可以通过人工设计的sgRNA引导 Cas9蛋白 对 DNA序列进行定点切割。国内基于CRISPR / Cas9技术优化的EGE系统几乎可以在基因组中的任意位点,对DNA序列进行各种精确地编辑,实现条件性基因敲除全身性基因敲除、基因敲进、及点突变的目的。 EGE系统比普通CRISPR/Cas9技术介导的同源重组效率提高了10-20倍,使得基因改造更加快速和方便。到目前为止,利用EGE系统已经成功的为客户制备了200余种基因敲入/敲除大、小鼠品系。

 

为什么CRISPR/Cas9基因敲除技术备受瞩目?

 

确切地说,CRISPR/Cas9基因敲除技术到目前为止都存在一定的技术局限性。第一个比较明显的局限性就是脱靶效应。那什么是脱靶效应呢?比如原本设计是对某一个DNA靶点进行基因编辑,但是一直找一直找,却没有找到正确的靶点,实际上却跑到这个点组成相似的位点去了,这就出现了脱靶。

 

第二个我们关注的问题就是编辑效率。任何技术都有一定的编辑效率。CRISPR/Cas9基因敲除技术的效率要比TALEN基因敲除技术高,这也是我们为什么对CRISPR/Cas9技术这么感兴趣的原因。

 

还有一个问题就是基因编辑技术对同一基因可能会造成不同的基因突变类型。不同的基因突变类型混合在一起,会让检测工作变得复杂很多。在这点上,CRISPR/Cas9敲除技术同样表现不俗,要比TALEN基因敲除技术好很多。

 

转载标题:基因敲除发展史

 

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【赛业生物科技简介】

作为实力雄厚的基因工程鼠技术平台,赛业生物已服务全球数万名科学家,赛业产品与技术已直接应用于包括CNS(Cell, Nature, Science)三大期刊在内的2700余篇学术论文。2016年,TurboKnockout把ES打靶金标准推向新高度;同年,CRISPR-Pro使大片段敲入及条件性基因敲除变得更加高效;2017年,AlphaKnockout基因打靶专家系统首次实现基于人工智能的最优化方案设计;同年7月,推出万例CRISPR-AI基因敲除小鼠资源库。赛业一步一个脚印,踏实前行,助力中国科研!