锌指核酸酶技术在动物转基因研究中的应用

锌指蛋白核酸酶(Zinc Finger Nuclease,ZFN)是一种人工合成酶,含有锌指蛋白和FokⅠ核酸内切酶的剪切结构域,因其能特异性识别并切割DNA序列及其可设计性而被用基因定点突变和外源基因定点整合。这项技术已应用于转基因动物研究中。本文综述了锌指核酸酶技术在转基因研究中的应用进展,并对锌指核酸酶技术的应用前景进行了展望。     

锌指核酸酶及其应用研究进展

锌指核酸酶由锌指和非限制性切割酶两部分组成,锌指能特异性结合基因组双链DNA,非限制性切割酶能造成染色体上双链DNA的断裂,通过机体的修复机制可以使目的基因突变或外源基因插入,进而应用于转基因动物的制备.综述了锌指、切割酶及采用锌指核酸酶制备转基因动物的研究进展,主要包括锌指的发现、结构及与DNA结合时的碱基分布和结合方式,锌指的筛选和设计方法;切割酶的研究进展包括FokⅠ的发现及切割特点,基因修饰后的异源二聚体切割特异性等.     

动物转基因新技术研究进展

 动物转基因技术是将外源基因导入动物体内,外源基因随机整合或定点整合（打靶）在染色体基因组上并得到表达和遗传的生物技术。该技术自发现以来,在畜牧业、医药产业、环境保护以及新型生物材料等领域已得到了广泛应用。本文主要就近年来迅速发展起来的慢病毒载体导入法、精原干细胞法、锌指核酸酶介导的基因打靶、RNA干扰介导的基因沉默等新的高效转基因技术进行了概述。     

基因编辑技术在家畜育种中的研究进展

<正>基因编辑技术可以从分子水平上对某个基因进行定点修饰,就可用来改良动物性状,所以其在动物育种中也起到巨大的作用。基因编辑技术是在DNA水平上对遗传进行修改的。相对于RNA干扰(RNAi)、蛋白质阻断剂等技术而言,可以带给生物体长久的可遗传的变异。现在主导的基因编辑技术的核酸酶包括锌指蛋白核酸酶(zinc-fingernucleases,     

基因组编辑技术及其检测鉴定方法研究进展

基因编辑技术指能够对目标基因进行编辑,实现对特定DNA片段的敲除、加入等技术。目前,该技术主要包括锌指蛋白系统、转录激活因子样效应核酸酶系统和成簇的规律间隔短回文重复序列系统,基本原理都是通过序列特异性核酸酶特异切割DNA靶位点,产生DNA双链断裂,诱导DNA的损伤修复机制,从而实现对指定基因组的定向编辑。本文概述了3种基因编辑技术的原理,对它们的优缺点进行比较,并阐述了CRISPR基因编辑技术在动物和植物育种中的应用,以及基于CRISPR技术的DNA分子检测新方法的建立和应用。其次,阐述了对CRISPR等基因编辑产品筛选和检测鉴定的方法,比较了几种筛选方法的检测周期、灵敏性、人工成本等。最后,对基因编辑技术的发展前景进行了展望。     

论转基因动物

生物科学发展到二十世纪七十年代时,出现了将外源基因(DNA 片段)插入动物染色体的一门新兴科学——基因转移学,由此而产生了转基因技术和它的产物一转基因动物。1980年首次把外源基因转移给小白鼠的实验获得成功,以后给猪、羊、牛、鱼、兔子等动物转移基因实验也获得了成功,从而转基因动物问世了。转基因动物是生物工程技术的产物,生物工移技术;遗传工程.细胞工程,酶工程和发酵工程所组成,其中的核心是遗传工程,也就是对基因进行剪裁,拼接,改造和加工,按照人们预先设计的蓝图产生特定的性状、品种、物种和产品。     

基因组编辑技术及其安全管理

基因组编辑技术利用核酸酶对生物体内的DNA双链进行断裂,并以非同源末端连接或同源重组的方式对基因组DNA特定位点进行突变、缺失或者基因的插入与替换。锌指核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶、成簇规律间隔短回文重复序列是目前基因组编辑技术应用中的3种关键核酸酶。基因组编辑技术已在植物基因功能、育种等领域广泛应用,特别是基于成簇规律间隔短回文重复序列的基因编辑技术CRISPR-Cas9。具有优良性状的基因组编辑大豆、玉米等产品已逐步从实验室走向田间,基因组编辑作物展现了较传统转基因作物更为优越的应用前景。本文简要概述了主要使用的3种基因组编辑技术及其原理。对这些技术的优缺点进行了分析,并依据物种分类梳理了利用上述3种技术在动物、植物中突变体建立、基因功能研究、分子育种等方面的研究进展。同时,针对基因编辑产物的产业化应用前景,讨论了基因编辑技术及其产品较传统转基因技术产品的优势,分析了基因编辑技术及其产品可能因脱靶效应而引发的生物安全风险,介绍了美国、欧盟等国家对基因编辑技术及其产品安全管理和商业化应用的政策。文章结合中国现行法规对转基因生物的定义及安全评价(实质等同、个案分析)原则,讨论了基因编辑技术及其产品的安全管理,初步提出了基于传统转基因生物安全评价框架的基因编辑产品的安全评价和管理思路。针对基因编辑产品需要按照个案原则进行评价和管理,安全评价重点开展分子特征及食用安全评价;同时需要针对基因编辑技术的特点建立更加有效、特异的检测新方法,实现对基因编辑产品的有效监测,以促进基因组编辑产品的商业化应用。     

锌指核酸酶技术在基因治疗中的应用研究进展

锌指核酸酶技术是一种新兴的基因高效靶向修饰和调控技术,目前该技术已在人类疾病的基因治疗中得到应用,通过敲除致病基因使其丧失致病性或者通过修复突变基因使基因表达正常,实现了对多种人类疾病的基因治疗。基于提高锌指核酸酶效率、特异性和降低细胞毒性等方面的研究较少的现状,特就人工锌指核酸酶介导的基因敲除和基因同源重组修复等在人类疾病基因治疗方面的应用及存在问题进行了综述,并对相关研究的开展进行了展望。     

CRISPR/Cas9系统在植物基因组定点编辑中的研究进展

当外源DNA通过转基因技术导入植物细胞后,会以同源重组或非同源重组两种不同的方式整合到基因组中,进而获得相应的目标性状。外源DNA与受体细胞序列相同或相近的位点发生重新组合,从而整合到受体细胞的染色体上称之为同源重组;当发生了DNA双链断裂的细胞为了避免DNA或染色体断裂而造成DNA降解或对生命力的影响,而强行将2个DNA断端彼此连接在一起时则为非同源重组。发生非同源重组的细胞其基因组常出现核苷酸片段的插入和/或缺失以及其他突变等多种情况,使得研究者无法得到精确控制的突变结果;而发生同源重组的细胞基因组序列通常不变,通过加入同源重组的供体DNA,可以实现对基因组的精确修饰和改造。由于在植物中产生自发同源重组的概率很低,对植物基因组进行精确修饰和改造非常困难,位点特异性核酸酶的出现和应用,大大提升了同源重组的效率,使基因组编辑变得更加高效和精确,从而使得对包括植物在内的任何物种进行基因组编辑都将成为可能。锌指核酸酶（ZFN）和TALE核酸酶（TALENs）是能够使DNA的靶位点产生DNA双链断裂进而实现基因组定点编辑的常用系统,但在具体应用中发现这两种系统存在着许多缺陷和不足,如脱靶效应、与基因组进行特异结合与染色体位置及邻近序列有关等,另外技术难度大、构建组装时间长也限制了其应用。CRISPR/Cas系统广泛存在于细菌及古生菌中, 是机体长期进化形成的RNA指导的降解入侵病毒或噬菌体DNA的适应性免疫系统。Ⅱ型CRISPR/Cas系统经过密码子优化等改造后已成为继锌指核酸酶ZFNs和TALENs后的新型高效定点编辑的新技术,具有突变效率高、制作简单、易操作及成本低的特点。目前,该技术成功应用于人类细胞、斑马鱼、小鼠以及细菌的基因组精确编辑,编辑的类型包括基因的定点插入、小片段的缺失、多个位点同时突变、基因定点的indel突变等。目前,CRISPR/Cas系统在植物中的应用还比较有限,但该技术为植物基因工程的发展呈现了美好的前景。文中首先简要介绍了CRISPR/Cas系统的组成和基本原理,进而详细综述了该技术在植物内源基因和外源基因定点编辑中的应用,主要列举了自CRISPR/Cas系统改造成功以来利用该系统对单子叶和双子叶植物进行基因组定点编辑的案例,最后对基因组编辑技术在农业和植物基因工程上的应用进行了展望,希望能够为开展该领域研究的科研工作者提供参考。     

无选择标记的转基因家畜制备技术

选择标记基因(Selectable marker genes,SMGs)为目前应用体细胞核移植技术制备转基因家畜所必须.然而一旦完成筛选得到所需要的转化细胞或完成转基因动物的构建之后,SMGs就变成不需要的或多余的,而且这些带有标记基因的家畜还存在安全方面的隐患.因此,建立无选择标记的转基因家畜技术势在必行.目前能够采取的策略一是在筛选转化细胞或构建成功目的基因表达的家畜之后,删除SMGs;二是使用无筛选标记的转基因技术.综述了应用Cre/LoxP位点特异性重组系统删除SMGs的各种方法,以及应用锌指核酸酶(ZFNs)、TALEN和CRISPR/Cas9等新型基因编辑技术,基于受精卵显微注射的无筛选标记转基因技术的研究进展,分析对于制备无SMGs的转基因家畜而言后者的优势所在,旨在为转基因家畜研究提供参考.     

慢病毒生产卵泡抑素转基因绵阳PCR检测方法的建立(英文)

[目的]建立稳定快速的慢病毒转基因羊DNA水平检测方法。[方法]采集初生转基因羔羊的子叶、脐带、尾组织以及死亡羔羊的全身各组织,提取基因组DNA作为模板进行PCR检测,以Follistatin基因N+D1片段特异性引物进行PCR检测;同时,对慢病毒载体的CMV启动子、5’-LTR等结构元件进行PCR检测;提取死亡羔羊的全身组织以及转基因羔羊的活体肌肉组织总RNA,进行RTPCR检测。[结果]采用试剂盒提取的基因组DNA比常规方法提取的DNA快速、高效,且更易被检测,扩增时的引物采用载体上游与目标基因下游的组合大大增加了检测的特异性,避免了内源性目标基因的干扰而造成假阳性;初生转基因羔羊的尾组织可作为PCR检测的组织样品,其结果可靠、准确;对CMV启动子及5’-LTR等结构元件作PCR检测为转基因动物的安全性考察提供了数据,同时验证了转基因羔羊目的基因的检测结果;对转基因羔羊肌肉组织提取总RNA后进行RT-PCR检测,其中有3只羔羊没有检测到转录产物,其他均有转录。[结论]该研究建立的转基因绵羊PCR检测方法高效、快速且准确,为进一步蛋白水平检测提供试验依据,也为建立转基因绵羊系统性多层次的检测方法奠定基础,还为转基因绵羊的安全监测提供了稳定的技术平台。     

芹菜中核酸内切酶CEL I的提取和应用概述

CEL I是从芹菜中分离出来的一种单链特异性核酸酶,属于S1核酸内切酶家族中的一种,能准确切割异源双链DNA错配位点。概述了CEL I酶的分离技术及其在发现单核甘酸多态性(SNP)方面的应用,为从事动、植物及人类遗传研究的科技工作者提供参考。     

Cre/Loxp重组酶系统与转基因

Cre/Loxp重组酶系统是一种对转入基因进行组织特异性、定点操作的基因重组系统。该系统可以迅速有效地进行基因的整合性删除、条件性重组、染色体易位等方面的研究,从而可以将其应用于转基因动物和植物领域。     

DNA甲基化调节转基因动物外源基因表达的研究进展

近20年来,动物转基因技术取得了迅猛发展,利用多种转基因手段已经获得了不同的转基因动物。然而,在转基因动物制备过程中,各种转基因方法仍然存在不同的优缺点,需要进一步研究的关键内容之一就是如何提高转基因效率以及目的基因的表达。目前,随着转基因技术研究的深入和表观遗传学的发展,人们开始对转基因动物外源基因表达的表观调控机制产生了兴趣。本文对DNA甲基化修饰与转基因动物外源基因表达调控的有关机制进行了综述,并就其未来的发展趋势进行了展望。     

一种DNA提取新方法在转基因水稻种子检测中的应用

将水稻种子打磨成粉,取100 mg粉末加入SDS和NaC1等试剂配制成高盐提取液,然后提取基因组DNA.超微量分光光度计NanoDrop 1000检测及Eco RV酶切反应的结果表明,该方法比CTAB法的DNA浓度更高、纯度更好.以提取得到的DNA为模板,采用PCR法分别对水稻特异性内源基因SPS及转基因水稻外源基因Bt进行扩增,均能扩增到清晰的目标条带.这种DNA提取新方法不仅简单快速、成本低廉,而且提取到的DNA质量高,扩增效果好,可有效地用于水稻种子转基因成分的检测.