Genové cílení - Gene targeting
Cílení na gen (také substituční strategie založená na homologní rekombinaci ) je genetická technika, která využívá homologní rekombinaci k modifikaci endogenního genu . Metodu lze použít k odstranění genu, odstranění exonů , přidání genu a modifikaci jednotlivých párů bází (zavedení bodových mutací ). Cílení na gen může být trvalé nebo podmíněné. Podmínky mohou být například určitý čas během vývoje / života organismu nebo omezení na konkrétní tkáň . Cílení na gen vyžaduje vytvoření specifického vektoru pro každý požadovaný gen. Lze jej však použít pro jakýkoli gen, bez ohledu na transkripční aktivitu nebo velikost genu.
Metody
Obecně je v bakteriích shromážděna DNA obsahující část genu, na který se má zacílit, reportérový gen a (dominantní) selektovatelný marker .
Metody cílení genů jsou zavedeny pro několik modelových organismů a mohou se lišit v závislosti na použitém druhu . K cílení genů u myší je DNA v kultuře vložena do myších embryonálních kmenových buněk . Buňky s inzercí mohou přispět do myší tkáně injekcí embrya . Nakonec jsou chovány chimérické myši, kde modifikované buňky tvoří reprodukční orgány . Po tomto kroku je celé tělo myši založeno na vybrané embryonální kmenové buňce.
K cílení genů v mechu je DNA inkubována společně s čerstvě izolovanými protoplasty a polyethylenglykolem . Vzhledem k tomu, že mechy jsou haploidní organismy, mohou být mechová vlákna ( protonema ) přímo testována na cíl, a to buď ošetřením antibiotiky nebo pomocí PCR . Jedinečný mezi rostlinami , tento postup pro reverzní genetiku je stejně účinný jako u kvasinek . Genové cílení bylo úspěšně aplikováno na skot, ovce, prasata a mnoho hub.
Četnost genového cílení může být významně zvýšena použitím geneticky upravených endonukleáz, jako jsou nukleázy zinkového prstu , geneticky upravené naváděcí endonukleázy a nukleázy založené na geneticky upravených TAL efektorech . Tato metoda byla použita u druhů včetně Drosophila melanogaster , tabáku , kukuřice , lidských buněk, myší a potkanů .
Srovnání s genovým odchytem
Zachytávání genů je založeno na náhodném vložení kazety, zatímco cílení genu manipuluje se specifickým genem. Kazety lze použít k mnoha různým věcem, zatímco přilehlé homologické oblasti kazet zaměřených na gen je třeba přizpůsobit pro každý gen. Díky tomu je chytání genů snáze přístupné pro rozsáhlé projekty než cílení. Na druhou stranu lze cílení genů použít pro geny s nízkými transkripcemi, které by na obrazovce pasti zůstaly nezjištěny. Pravděpodobnost zachycení se zvyšuje s velikostí intronů , zatímco pro cílení genů jsou malé geny stejně snadno pozměněny.
Aplikace
Genové cílení bylo široce používáno ke studiu lidských genetických chorob odstraněním („ knock out “) nebo přidáním („knocking in“) specifických požadovaných mutací. Dříve používané k inženýrství modelů krysích buněk, pokroky v technologiích cílení genů umožňují novou vlnu modelů izogenních lidských chorob . Tyto modely jsou nejpřesnějšími in vitro modely dostupnými výzkumným pracovníkům a usnadňují vývoj personalizovaných léčiv a diagnostiky, zejména v onkologii .
2007 Nobelova cena
Mario R. Capecchi , Martin J. Evans a Oliver Smithies získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu za rok 2007 za práci na „principech zavádění specifických genových modifikací u myší pomocí embryonálních kmenových buněk“ neboli genového cílení.
Viz také
- Cre rekombináza
- Rekombinace Cre-Lox
- FLP-FRT rekombinace
- Zachytávání genů (technika náhodného vyřazení genu)
- Genetická rekombinace
- Homologní rekombinace
- Rekombinázou zprostředkovaná výměna kazety (výměna již existující „genové kazety“ za „požadovaný gen“)
- Site-specific recombinase technology
- Toll-like receptor (příklad genu cíleného pro analýzu)
- Mus musculus (myš domácí; běžný modelový organismus)
- Physcomitrella patens (pouze rostlina, ve které je k dispozici cílení genů, od roku 1998)
Reference
externí odkazy
- Nástin cílení genů na University of Michigan
- Cílení na gen v diagramu a souhrnu myší od laboratoře Heydari, Wayne State University
- Výzkum upozorňuje na reportérské geny používané při genovém cílení
- Cílená náhrada genu v ječmeni