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基因编辑技术的发展

发布时间:2022-04-26 13:32      浏览量:1376

基因编辑技术是一种通过人工手段通过DNA序列改变生物表型的技术,包括基因序列的修饰、外源基因的导入和整合以及特定基因的剔除。因为这项技术是在遗传底层的DNA水平上进行修饰的,与RNA干扰、蛋白质阻断剂等技术相比,它带来的改变在生物体中是长期存在的,是可以遗传的。基因编辑技术应用广泛,如研究特定基因的功能、改良作物性状、制造抗体药物和治疗遗传病等。

基因序列的改变其实是一件自然的事情。生物的整体进化、每个物种的繁衍、每个细胞的分裂,都伴随着基因序列的变化。因此,自从人类进入文明社会以来,基因序列变化的利用就在不知不觉中进行了。在农业社会中,人类对作物进行筛选、育种和杂交以获得高产作物就是一个例子,但在这个过程中,人类只是一个被动的筛选者,不会主动改变基因。

基因编辑的真正萌芽是进入工业社会后利用物理和化学条件诱导整合,如放射线诱导突交、秋水仙素诱导三倍体,然后进行性状筛选。这是人类第一次在识别基因之前主动修改基因底层。但是,利用物理和化学条件进行突变,突变位置是随机的,需要进行大量筛选才能到达目标突变体,这是一种非常低效的方法。

当分子遗传学随着DNA双螺旋结构的发现而诞生,随着人类对分子传递机制认识和认识的不断深入,真正的基因编辑技术开始出现并展现出远大的前景。

最早使用的基因编辑技术是重组技术,它是基于对细胞有丝分裂或减数分裂过程中同源染色体序列交换的发现和研究。该技术构建具有同源臂的人工载体,将目标片段包裹并转染到宿主细胞中,与宿主基因组中具有相同同源臂的片段进行交换,从而将目标片段整合到宿主基因组中,实现一次转移和消除特定基因。该技术是目前最成熟、应用最广泛的编辑技术,也是主要的转基因技术。

相对于转基因,基因剔除要更困难一些。基因剔除要更困难一些。相对于只要将带有相应启动子的基因整合入宿主基因组中便能在受调控的情况下进行实践和空间特异性表达。同源重组技术只能从根本上彻底剔除基因,不能在可控条件下进行基因消除。随着分子遗传学的发展,在P1噬菌体中发现了Cre-LoxP重组酶系统,它在基因剔除中起着重要作用。

Beacon

目前,新建立的转录激活因子如效应核酸酶(TALEN)与成簇规律间隔短回文重复序列(Crispr-Cas)技术是一项革命性的基因剔除技术。这两种技术都可以通过基因操作消除第一代中的目标基因。TALEN技术的剔除效率不是特别高,因此需要相应的筛选过程来筛选被剔除的个体。 Crispr-Cas系统具有非常高的消除效率,可以有效消除原代生物中的特定基因,但其存在剔除脱靶的情况。

在基因编辑中,除了编辑技术外,如何将编辑系统送到目标组织或宿主中发挥作用也是非常重要的一环。如果编辑系统不能准确有效地进入细胞核,再使用强大的编辑工具是没有用的。目前,基因编辑中的导入方法可分为体外和体内两种。有些技术只能在体外使用,而最实用的技术可以在体外应用,更重要的是在体内应用。

随着人类在生命科学领域的发展,尤其是近年来在分子生物学领域的发展,基因编辑技术近十年发展迅速,前景十分广阔。通过基因编辑技术,人类对遗传和生命的认知和理解越来越细致和深刻。随着莱德伯特(北京)生物科技有限公司 Beacon的推出,可以为您节省大量的筛选时间,大大降低了生产成本。设备采用一体化的设计可大幅降低常规设备转换时的人为操作误差及系统误差,准确性和性价比极高。Beacon 可在转染后细胞多样性和存活率最优时介入,轻松筛选几千个细胞,挑选到表达量更高的细胞株,从而大幅降低后续生产成本。相信 Beacon 的出现将为人类发展做出更大的贡献。在可见的未来,基因编辑技术将创造更多奇迹。

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