查找! 分享! 健康知识

高等生物的某一特定基因在机体内是如何表达、调控的，它所决定的特定蛋白质分子的生物学意义又是什么？一个以找寻这一答案为目的所建立起来的技术─基因转质动物技术，做为生命科学研究的新一代实验动物体系，随着它的逐渐成熟已经在许多领域得到了日益广泛的应用。

　基因转质动物技术的基本含意是指将我们感兴趣的外源DNA在体外用人工的方法导入动物早期的受精卵细胞，并使其插入原核之染色体。含有外源基因之受精卵直接或在体外培养成胚胎后，再籍由假孕的动物尔产下含有外源基因之遗传特点的幼子。由于同大型哺乳动物相比小鼠产卵的个数较多，生产幼子的个数也较多，便于观察转质基因所带来的特性改变，在操作上也要省力得多。因此是基因转质动物实验十分合适的材料，应用更为普遍。

　基因转质小鼠技术的建立是与细胞学技术和分子遗传学技术的发展分不开的。在这一技术出现之前，观察某一基因的调控与功能是通过将这一基因导入原核或真核细胞来进行的。然而，这种分析方法的缺点在于基因在单细胞内的表现往往并不能确切地反映出在复杂有机体内的真实状况，同时观察这一基因的表现对整个机体的生理功能及生命过程的影响也是困难的。为了将对某一基因调控与功能的研究回归到机体水平上，科学家开始尝试将目的基因导入小鼠胚胎内，以建立一种转基因动物的技术。

　二十世纪七十年代中期，用实验的方法，如显微注射或病毒载体法等将外源基因导入小鼠的方法已经建立。外源基因不仅可送入胚胎细胞并插入染色体中，而且它所代表的遗传性状能传递给下一代。同目前的基因转质小鼠技术的最大不同是到八十年代中期的这一阶段，导入的外源基因插入细胞染色体的位置是随机的。因此除了成功的表达且不影响小鼠自身的正常生理功能外，因插入而影响小鼠正常基因表达的机会也是同时存在的。这种不定性既是低效率的，也为后续的结果分析增加了困难。

　实现外源基因与内源基因的同源重组是Capecchi研究小组在1987年完成的。这种称为gene targeting的方法按照DNA重组的原理，在外源基因上加入一段与target基因同源的序列，使外源基因的插入由随机变成了定点。它不仅可以在染色体的一定位置上插入，避免造成对染色体其它基因功能的影响，而且也可定点插入到某一欲分析的target基因中间，使其功能失去活性，而以插入的基因功能取而代之，这种方法又称为基因knockout。不难想像，基因knockout也为基因治疗提供了基础。目前，基因target所使用的受体细胞一般为胚胎干细胞（ES细胞）。

　从转基因鼠技术的全过程来看，外源基因的导入只是其中的一部分。接下来的问题是如何使插入的外源基因在特定的组织而不是全部的组织内表达。随着一些组织特异性基因启动子（promoter）的发现，使生物学家有可能将某一特异性的启动子与外源基因连接在一起。如将胰岛素基因的启动子与外源基因接在一起后，外源基因则可限制在胰岛细胞中表达。

　不仅如此，科学家还希望外源基因在动物特定的发育阶段中表达，以观察这一基因在这一阶段中所扮演的角色。即正确表达的时间性。九十年代初，一个可人为控制表达时间的Cre/loxp重组酵素系统的应用，使上述期望变成了现实。简单地讲，这是由一个称为loxp的短的DNA重复序列和可识别、 并使两个这样的序列中间的DNA发生重组的酵素Cre共同组成的。如果将两个loxp序列加到外源基因的两端，则这个基因的表达便成为依赖于Cre酵素的了。我们可以通过控制Cre酵素产生的时间来控制外源基因的表达时间。

　基因转质鼠技术的日益发展和完善，为生物医学及基因治疗的研究开避了广阔的前景。对各种疾病发病机转的认识、对了解特定基因及其所表现之蛋白质在机体内的调控及作用，以及新品种的培育等多方面都不失为一种很好的实验动物体系，正在得到越来越广泛的应用。