课件：基因编辑技术的概念和原理.ppt

2. 基因治疗 Li 等人利用 ZFN 技术能在染色体上精确定位的优势， 通过 “剪切” 和 “粘贴” 基因， 在实验小鼠体内实现了血友病治疗， 避免了传统基因疗法带来的插入诱变风险， 首次取得了基因组编辑在基因疗法上的突破。 3. 构建模式动物 根据人类疾病所构建的动物模型，对研究这些疾病的发生及其治疗有着重要意义。基因打靶技术是在 ES 和同源重组技术的基础上发展起来的，模型构建耗时长、成本高，且模式动物的选择受到 ES 细胞的限制。 基因编辑新技术不受 ES 细胞的限制，效率高，速度快，且定点编辑更加精确，可在多种细胞及生物体的特定位点进行切割和修饰。构建转基因小鼠第一人 Jaenisch 与其同事最近利用 CRISPR- Cas 系统又构建了携带特异性突变的小鼠模型。 3. 构建模式动物 4. 改造和培育新品种 传统的改造动植物品种的转基因技术是将外源 DNA 片段插入受体的基因组中，改造基因功能，使其表达优良的性状，获得人类需要的品种。基因编辑技术则可以进行定点修饰， 达到高效定向。 Shukla 等对玉米进行肌醇磷酸激酶 1(inositol phosphate kinase 1，IPK1)基因的修饰，使其对除草剂的耐性增强，在发育的种子中肌醇磷酸盐表达谱也发生了与预期一样的改变。 Townsend等以烟草中的丙酮醇合酶(acetolactate synthase)基因 SuR (SuRA和SuRB)位点为靶标，育成了对咪唑啉酮(imidazolinone)除草剂和对磺脲(sulphonylurea)除草剂都有抵抗力的新品种。 基因编辑的不足 基因编辑是一项新技术， 还存在构建复杂和价格的问题， 其脱靶效应限制了其在基因治疗等应用上的发展。 基因编辑技术的展望 随着越来越多物种基因组测序的完成，基因功能的研究成为后基因时代的重点。基因编辑技术既可以用正常基因替代突变基因进行性状改良和基因治疗，也可以用突变基因代替正常基因进行基因功能的研究。 基因编辑技术的展望 与传统的基因打靶技术相比，基因编辑技术摆脱了对 ES 细胞的限制，可以应用于更多的物种，且定向修饰更加精确，效率更高，所需时间更短,得到的突变可以通过种系遗传.其中，CRISPR 系统可以同时进行多靶点的切割，易于得到纯合子突变体。 基因编辑技术的展望 基因组编辑技术对应的友好位点的选择，多基因连接策略，表达调控策略等配套的技术体系正在形成，为今后大规模，多基因的动物改良奠定了基础。更多基因组编辑畜禽的出现会给畜牧业经济，人类营养水平和生活质量带来革命性地影响。可以预见，以基因组编辑技术为核心的现代生物技术产业将进入黄金时期。 基因编辑技术的展望 总之，基因编辑技术的研发还处于起步阶段，但其已表现出的相对于基因打靶技术的优势已十分明显。在未来的发展中，基因编辑技术必将成为生命科学和生物医学等领域研究与应用的重要工具。 谢谢大家！ 基因编辑技术的概念和原理 什么是基因编辑技术？ 基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项新技术。利用该技术，可以精确地定位到基因组的某一位点上， 在这位点上剪断靶标 DNA 片段并插入新的基因片段。此过程既模拟了基因的自然突变， 又修改并编辑了原有的基因组， 真正达成了“编辑基因” 。 基因编辑的研究背景 传统的动物育种方法受到种源的限制，其程需要耗费大量的人力、物力和财力，经历漫长的培育过程。而且不同种间的杂交很困难，育种成果很难取得突破性进展。 基因编辑的研究背景 现代动物分子育种中，分子标记技术能够定位与经济性状相关的分子标记，锁定基因与性状的对应关系，从而快捷可靠地对动物后代进行筛选。但是，利用分子标记技术辅助筛选，改良的程度依然受限于品种自身已有的基因。 所以，利用基因工程技术进行品种改良，可以突破种源的限制及种间杂交的瓶颈，获取新品种，因此分子育种更为本质和直接。 基因编辑的研究背景 目前，获得突变体的常见方法是利用T- DNA 或转座子构建大规模的随机插入突变体库， 但是构建覆盖全基因组的饱和突变体库需要的工作量大且耗费的时间长。而通过定点突变的方法使目的基因完全失活，是一种最直接有效的研究特定基因功能的方法。 基因编辑的研究背景 近年来，随着高特异性及更具操作性的人工核酸酶的出现和技术体系的完善，基因组编辑技术获得了飞速发展，并将靶向基因操作推向高潮，使得定点基因敲除、敲入变得更为简单且高效。 基因编辑的优势 与传统的以同源重组和胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES)技术为基础的基因打靶技术相比，基因编辑新技术保留了可定点修饰的特点，可应用到更多的物种上，效率更高，构建时间更短，成本更低。 基因编辑原理 现代基因组编辑技术的基本原理是相同的，即借助特异性 DNA 双链断裂( DNA