首页

> 论文期刊知识库

首页 论文期刊知识库 问题

细胞系基因编辑

发布时间:

细胞系基因编辑

基因编辑是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术。目前最高效最常用的基因编辑方法是利用CRISPR/Cas9技术进行体内体外的基因编辑。这个系统的原理是利用gRNA特异性识别靶序列,并引导Cas9核酸内切酶对靶序列的PAM上游进行切割,从而造成靶位点DNA双链断裂,随之利用细胞的非同源末端连接(NHEJ)或同源重组(HDR)的方式对切割位点进行修复,实现DNA水平的敲除、敲入或点突变。

什么是基因编辑?

基因编辑又称基因组编辑或基因组工程是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术。

简单来说就是蛋白产物表达高的就是搞表达基因,反之就是低表达咯这个原因很复杂,简单的说,首先,需要量的不同决定了基因表达的不同诱导机制比如说转录因子的多少还有染色体的不同状态也影响表达,异染色质的基因很难表达,还有上下游的调控序列影响转录效率,还有不同的甲基化状态,还有转录后的翻译调控等等详细的说其实可以说上好几本书了

基因编辑在细胞生物学的应用

基因编辑技术,可以用于编辑动植物甚至病毒的基因。通过改变基因让其改变性状,对人来说当然是有益的,不过目前这个技术并不完善。如果人类真正的掌握了基因编辑技术,那么就相当于掌握了任何物种的生物源代码,可以随意改变其性状向人类有益的地方发展。

基因编辑技术,可用于编辑动植物甚至病毒的基因。通过改变基因让其改变性状,对人来说当然是有益的,但目前这个技术并不完善。如果人类真的掌握了基因编辑技术,就相当于掌握了任何物种的生物源代码,可以随意改变其性状向人类有益的地方发展。 那样的话真是太疯狂了。

基因编辑已经开始应用于基础理论研究和生产应用中,这些研究和应用,有助于生命科学的许多领域,从研究植物和动物的基因功能到人类的基因治疗。

这次获诺奖的新型基因编辑技术是什么?它的终极用途其实是医学

基因编辑在细胞生物学的应用实例

这次获诺奖的新型基因编辑技术是什么?它的终极用途其实是医学

你好,基因重组是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合,形成新DNA分子的过程。发生在生物体内基因的交换或重新组合。包括同源重组、位点特异重组、转座作用和异常重组四大类。是生物遗传变异的一种机制。 基因重组是指非等位基因间的重新组合。能产生大量的变异类型,但只产生新的基因型,不产生新的基因。基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数分裂第一次分裂,同源染色体彼此分裂的时候,非同源染色体之间的自由组合和同源染色体的染色单体之间的交叉互换。基因重组是杂交育种的理论基础。 基因突变是指基因的分子结构的改变,即基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变,从而导致遗传信息的改变。转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体的性状的可遗传的修饰,这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。人们常说的"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"均为转基因的同义词。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"(Genetically modified organism,简称GMO)。转基因技术,包括外源基因的克隆、表达载体、受体细胞,以及转基因途径等,外源基因的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展,导致了21世纪的转基因技术将走向转基因系统生物技术 - 合成生物学时代。

基因编辑已经开始应用于基础理论研究和生产应用中,这些研究和应用,有助于生命科学的许多领域,从研究植物和动物的基因功能到人类的基因治疗。

基因编辑技术在细胞生物学的应用

基因编辑技术,可以用于编辑动植物甚至病毒的基因。通过改变基因让其改变性状,对人来说当然是有益的,不过目前这个技术并不完善。如果人类真正的掌握了基因编辑技术,那么就相当于掌握了任何物种的生物源代码,可以随意改变其性状向人类有益的地方发展。

DNA是绝大部分生物的遗传信息的储存介质,由腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)四种核苷酸组成,并且严格遵守A-T,C-G的碱基互补配对原则,DNA链上这四种核苷酸的排列信息就是生物体的主要遗传信息。基因是控制生物性状的基本遗传单位,即一段携带特定遗传信息的DNA序列,主要通过翻译出对应的效用蛋白发挥功能。 图 DNA的结构示意图(图片来自网络)基因异常往往导致各种疾病的发生:如在超过50%的人类肿瘤中都能检测到编码p53蛋白的基因的突变(丧失活性);Rag1等基因的突变会导致重症联合免疫缺,患儿终生不能接触外界空气,只能终生生活在隔绝容器内(图2)。 图 终生生活在隔离容器内的美国男孩大卫·维特(图片来自网络)什么是基因编辑技术?基因编辑技术是指特异性改变目标基因序列的技术。目前主要的基因编辑技术都是基于如下原理发展而来的:在细胞内利用外源切割复合体特异性识别并切割目的基因序列,在目的基因序列上制造断裂端,这种断裂端随即会被细胞内部的DNA损伤修复系统修复,重新连接起来。在此修复过程中,当有修复模板存在时,细胞会以修复模板为标准进行修复,从而实现对基因序列的特异性改变,即基因编辑(图2)。 图3 基因编辑技术的基本原理示意图要实现基因编辑,外源切割复合体必须满足两个条件:① 切割复合体必须可以特异性地识别和结合至目的基因DNA序列上,这是各种基因编辑技术的主要差异所在,也是发展基因编辑技术的最大困难所在;② 切割复合体必须具有切割DNA,制造断裂端的功能;基因编辑技术的简要发展历史自1953年沃森和克里克两位科学家提出DNA的双螺旋结构以来,人们一直都在积极探索着高效便利的基因编辑技术:上世纪80年代,科学家在小鼠胚胎干细胞中通过基因打靶技术实现了基因编辑(2007年诺贝尔生理医学奖),但此技术在其余细胞内效率极低,应用受到了极大的限制;上世纪90年代,基于细胞内不同锌指蛋白可特异性识别DNA上3联碱基的特征以及核酸酶FokI二聚化后可以切割DNA的特点,人们通过锌指蛋白偶联Fokl的策略逐渐发展出了一种新的基因编辑技术--锌指蛋白核酸酶技术(Zinc Finger Nucleases, ZFNs)。但此技术专利被公司垄断,且锌指蛋白数量有限,可以识别的DNA序列数量有限,其应用也受到了很大的限制。随后,基于改造后的植物病原菌中黄单胞菌属的TAL蛋白可以特异性识别DNA中一个碱基的特性,人们又发展出了新的基因组编辑技术--转录激活样因子核酸酶技术(Transcription activator-like effector nucleases, TALENs)。此技术理论上可以实现对任意基因序列的编辑,但其操作过程较为繁琐,一定程度上限制了其应用。近年来,基于细菌规律成簇的间隔短回文重复序列(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,CRISPR)系统发展而来的新一代基因组编辑技术--CRISPR/Cas9技术,使得基因编辑变得更为简易、高效。值得提出的是,华裔科学家张锋教授对于CRISPR/Cas9技术的发展与应用作出了重要贡献,是目前这一领域的领军人物之一。基因编辑技术的最新发展由于目前最为广泛应用的CRISPR/Cas9技术仍然存在着无法对所有基因序列实现编辑、可能错误编辑其余基因、切割复合体中RNA容易降解导致复合体不稳定等一些不足之处,人们主要从以下几个方面优化发展新的基因编辑技术:1)  优化CRISPR的蛋白序列,使得其可以识别更多的序列,并且能够更为有效地编辑基因序列;2) 寻找新的具有特异性识别和切割目的基因序列的蛋白。如张锋教授在去年报道的Cpf1,已被证实为一类新的基因编辑工具;而目前引起广泛争议和关注的我国河北科技大学韩春雨教授在今年初报道的NgAgo,如果其真的可以实现细胞内的基因编辑,也是一类新的基因编辑工具,是目前各种基因编辑工具的有效补充;近期,我国南京大学学者又开发了一类新的基因编辑工具—SGN,也引起了学界的广泛关注。基因编辑技术的应用随着CRISPR/Cas9等新型基因编辑技术的迅猛发展,基因编辑技术在诸多方面都有着极为广阔而光明的应用前景:1)  畜牧业和农业方面,现在已经在包括鸡、牛、羊等重要家畜和玉米、水稻、棉花等重要经济作物中实现了基因改造,有效地提高了这些家畜和经济作物的产量和质量;2)  医疗健康方面,一方面,对于先天性基因突变致病患者,利用基因编辑技术改正突变的基因,可以为这些疾病的彻底根治提供希望。如在2013年,我国科学家上海生化细胞所的李劲松教授就利用CRISPR/Cas9技术治愈了小鼠的白内障遗传疾病。另一方面,基因编辑技术还有望为彻底治愈一些重大疾病的提供希望,如利用基因编辑技术改造艾滋病病毒HIV-1携带者免疫细胞中的CCR5基因,可以使得细胞不再受HIV-1病毒感染,有望成为彻底战胜艾滋病的有力武器。结语:迅猛发展的基因编辑技术正在给我们的生活带来巨大的变化,在享受先进科学技术带来的种种福利的同时,我们也必须进一步加强对于基因编辑技术的基础研究以及应用管理,以确保这一先进技术得到正确而有效地应用。编辑:何郑燕  鲁凡英(专家:吴剑锋,厦门大学生命科学学院博士,科普中国微平台原创首发)

基因编辑可以应用在生物科学领域,来帮助人类解决一些难以解决的疾病。对人体是有益的。

这次获诺奖的新型基因编辑技术是什么?它的终极用途其实是医学

基因编辑在细胞生物学的应用案例

你好,基因重组是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合,形成新DNA分子的过程。发生在生物体内基因的交换或重新组合。包括同源重组、位点特异重组、转座作用和异常重组四大类。是生物遗传变异的一种机制。 基因重组是指非等位基因间的重新组合。能产生大量的变异类型,但只产生新的基因型,不产生新的基因。基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数分裂第一次分裂,同源染色体彼此分裂的时候,非同源染色体之间的自由组合和同源染色体的染色单体之间的交叉互换。基因重组是杂交育种的理论基础。 基因突变是指基因的分子结构的改变,即基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变,从而导致遗传信息的改变。转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体的性状的可遗传的修饰,这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。人们常说的"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"均为转基因的同义词。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"(Genetically modified organism,简称GMO)。转基因技术,包括外源基因的克隆、表达载体、受体细胞,以及转基因途径等,外源基因的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展,导致了21世纪的转基因技术将走向转基因系统生物技术 - 合成生物学时代。

这次获诺奖的新型基因编辑技术是什么?它的终极用途其实是医学

1.与医药卫生 (1)生产基因工程药品 ①优点:高质量、低成本 ②举例:胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等60多种 (2)基因诊断 ①含义:用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子做探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的。 ②举例:用DNA探针检测出肝炎患者的病毒,为诊断提供了一种快速简便方法。 ③成果:已能够检测出肠道病毒、单纯疱疹病毒等多种病毒;在诊断遗传病方面发展尤为迅速;在肿瘤诊断中的应用取得重要成果。 (3)基因治疗 ①含义:把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的。 ②举例:半乳糖血症(病因、研究成果) ③发展前景:许多遗传病及疑难病症将被人类征服。 2.与农牧业、食品工业 (1)农业:培育高产、优质或具特殊用途的动植物新品种。 (2)畜牧养殖业:培育体型巨大(如超级小鼠、超级绵羊、超级鱼等)、品质优良(如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等)的转基因动物;利用外源基因在哺乳动物体内的表达获得人类所需要的各种物质,如激素、抗体及酶类等。 (3)食品工业:为人类开辟新的食物来源。 3.与环境保护 (1)用于环境监测:用DNA探针可检测饮水中病毒的含量 ①方法:使用一个特定的DNA片段制成探针,与被检测的病毒DNA杂交,从而把病毒检测出来。 ②特点:快速、灵敏 (2)用于被污染环境的净化:分解石油的“超级细菌”;“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌;能够净化镉污染的植物;构建新的杀虫剂;回收、利用工业废物等。

教授,你也是理科班的吧,这我做好了,等一下我传给你吧

相关百科

热门百科

首页
发表服务