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DNA克隆与重组技术在基因研究中的应用

DNA克隆与重组技术是基因工程领域中最为重要的一项技术，

也是现代生命科学研究的基础。DNA克隆与重组技术的出现和发

展，可以让研究者在实验室中模拟和操纵生物体内的基因表达和

功能，为基因工程和生物科学的更深入研究提供了无限可能。本

文将从DNA克隆与重组技术的基本原理，以及其在基因研究中的

应用方面着手展开讲述。

一、DNA克隆与重组技术的基本原理

DNA克隆与重组技术是把DNA分子从一个生物体中提取出来，

通过体外操作使其在不同的DNA分子间自由重组、复制，从而使

其表达出特定的基因行为。其基本原理是使用物理化学技术实现

DNA从细胞体系中的精准和可逆行，把目的DNA体系构建到载

体上面，再利用重复和选择进行筛选和鉴定，最后确定所需产物

的纯度和特性。

DNA克隆与重组技术的第一步是将一种或者多种源DNA分子

体系在受体载体DNA分子链上面组成一个复合DNA分子体系。

应用物理化学手段实现源DNA及其所在的宿主体系以及载体

DNA及其所在的宿主体系之间的分离和重组，重组的方法包括剪

切、连接、粘接、替代等等。施行这些操作需要使用到基因的蛋

白质识别序列、酶促反应、病毒载体以及化学功能化合物等多种

技术手段。

二、DNA克隆与重组技术在基因研究中的应用主要有以下几个

方面：

（一）基因定位和分离。在过去，基因与蛋白质还无法被独立

地分离和检测。通过把源DNA丢到不同载体中去表达不同性质的

DNA体系，我们遵循这样一个过程，即先找到一个目的DNA体

系，再去寻找这个DNA体系上面与驱动基因表达的相关核酸若干

碱基的联系，再利用这些关系来定位并分离衍生于源DNA体系的

目的DNA。如利用基因芯片技术，可以实时地检测出蛋白质的合

成和活动、选择性合成以及合成后的错误修正等。

（二）重组蛋白制造。DNA克隆与重组技术在制造蛋白质上面

有着广泛和重要的应用。利用大肠杆菌等微生物体系中的DNA重

组与转录作用，可以生产出含有人类胰岛素、刺激素、淀粉酶以

及生长素等生理活性蛋白的菌体体系。通过重组源禽抗体和人源

抗体的表达，可以构建出特异性足以覆盖整个人体免疫系统的蛋

白抗原。这些特异性抗原几乎无法激励一个正常免疫系统的反应

并阻止原生体系的发生，从而当成生物制药、智能药物治疗不同

疾病以及瘟疫的首选材料。

（三）基因治疗。基因治疗是近年来极受科学家和医学界关注

的一项治疗方式，其原理是通过克隆患者正常的基因重组补充到

患者体内，从而取代原先的有缺陷的基因并阻止它的活动，达到

治疗疾病的目的。克隆正常基因所采用的DNA重组技术方法为基

因修复（GeneRepair）和基因替代（GeneReplacement）等。

三、DNA克隆与重组技术在临床医学领域的前景

DNA克隆与重组技术在基因治疗方面的广泛应用，使得有些疾

病可以通过基因治疗得到有效的治疗。这些疾病包括人类免疫缺

陷病毒诱发的艾滋病和HIV病毒感染，骨髓再生障碍，疗法抵抗

性癌症以及许多遗传性及天生性疾病。在未来几年，随着DNA克

隆与重组技术的不断发展和应用，基因治疗将具有进一步的发展

前景，很多难治性疾病也许能够被治愈。

总之，DNA克隆与重组技术以其高效、准确的特点，正成为现

代生物科技、医学研究的一项基础性工具。在未来，它将陆续被

应用到医药、环境监测、生命科学以及化学物质等各个领域，为

我们解决通向了生命科学研究的关键问题。