基因靶向

基因靶向（英語：gene targeting）又稱基因打靶，是一種利用同源重組方法改變生物體某一內源基因的遺傳學技術。這一技術可以用於刪除某一基因、去除外顯子或導入點突變，從而可以對此基因的功能進行研究。基因標的的效果可以是持續的，也可以是條件化的。例如，條件可以是生物體發育或整個生命過程中的一個特定時刻，或將效應限制在某一特定組織中。基因標的的優點在於可以應用於任何基因，無需考慮其大小和轉錄活性。

歷史

基因標的技術是從20世紀80年代發展起來的，是建立在對同源重組不斷了解的基礎之上。首先是以酵母這種較為簡單的真核模式生物為基礎，來對相關技術進行研究。隨著外源DNA導入酵母細胞方法的建立、標記基因有效選擇的利用、同源重組轉化子篩選系統的建立、載體同源序列DNA（靶標）雙鏈斷裂提高同源重組效率的利用，使得基因打靶技術逐漸成熟起來。而對於哺乳動物細胞，由於其基因組比酵母細胞要大且複雜，基因打靶的成功率很低。因此要將基因打靶技術應用於哺乳動物，還需要新的策略。1989年，利用胚胎幹細胞，美國科學家馬里奧·卡佩奇和奧利弗·史密斯與英國科學家馬丁·埃文斯，將基因打靶技術成功地應用於小鼠；他們也因此獲得了2007年諾貝爾生理學與醫學獎。

原理和方法

將外源DNA導入標靶細胞後，利用基因重組，將外源DNA與標靶細胞內染色體上同源DNA間進行重組，從而將外源DNA定點整合入標靶細胞基因組上某一確定的位點。

對於不同的生物體，所使用的基因打靶的方法也不用。對於小鼠來說，大致的流程如下：

1. 從小鼠胚胎上提取幹細胞；
2. 同時，構建標靶載體，標靶載體中含有與靶基因同源的DNA片段；
3. 將標靶載體轉染到幹細胞中；
4. 將篩選後獲得的含有靶載體的幹細胞進行擴增；
5. 將含有靶載體的幹細胞注入小鼠胚胎；
6. 胚胎發育為嵌合體小鼠（部分器官為該改造後的幹細胞發育而成）後，通過選擇性培育（將嵌合體小鼠與正常小鼠交配，在下一代中進行篩選），獲得基因剔除小鼠（全部器官為該改造後的幹細胞發育而成）。

修改後的方法還可用於其他哺乳動物，如牛、羊、豬等。

基因標的技術還被用於一些植物，特別是小立碗蘚的研究。

參見

• 遺傳學
• 基因工程
• 同源重組
• 基因剔除、基因剔除小鼠
• 小立碗蘚
• Toll樣受體

外部連結

• （英文） guide to gene targeting （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• （英文） outline of gene targeting （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• （英文） gene targeting diagram & summary
• （英文） research highlights on reporter genes used in gene targeting