基因敲除(Knock out)

基因编辑是一种能改变生物体基因组序列的基因工程技术,主要通过人工核酸内切酶实现对基因组特定基因序列的敲除、插入或精确修饰。目前,基因编辑主要有三种方法:锌指核酸酶技术(ZFN)、转录激活效应因子核酸酶(TALEN)技术和CRISPR/Cas系统介导的基因编辑技术。进行基因编辑时,人工核酸内切酶能够识别并切断靶DNA序列,产生DNA双链断裂(Double-strand break,DSB),然后细胞会进行及时修复,主要有两种修复途径:非同源末端连接(Non-homologous end joining, NHEJ)和同源重组(Homologous directed repair, HDR)。通过NHEJ修复DSB时,细胞常会在断裂位点插入或删除几个碱基(indel),快速将DNA连接起来,因此导致的基因序列变化而使修复后的基因突变,功能丧失,称之为基因敲除(Knock out,KO)。

基因敲除是指使生物体基因组中的特定基因失活或失效的过程。通常是通过在靶基因中引入突变来实现的,使其失去功能。进行基因敲除的方法,包括同源重组、RNA干扰(RNAi)和CRISPR/Cas9。同源重组即通过引入修饰的DNA片段,用无功能或被破坏的版本替换靶基因;RNAi利用小RNA分子来沉默或降解靶基因的信使RNA(mRNA),阻止其翻译为蛋白质;CRISPR/Cas9是一种革命性的基因编辑工具,它使用引导RNA(sgRNA)和Cas9酶在基因组的特定位置引入靶向DNA断裂,导致基因破坏。

基因敲入(Knock in)

基因编辑是一种能改变生物体基因组序列的基因工程技术,主要通过人工核酸内切酶实现对基因组特定基因序列的敲除、插入或精确修饰。目前,基因编辑主要有三种方法:锌指核酸酶技术(ZFN)、转录激活效应因子核酸酶(TALEN)技术和CRISPR/Cas系统介导的基因编辑技术。进行基因编辑时,人工核酸内切酶能够识别并切断靶DNA序列,产生DNA双链断裂(Double-strand break,DSB),然后细胞会进行及时修复,主要有两种修复途径:非同源末端连接(Non-homologous end joining, NHEJ)和同源重组(Homologous directed repair, HDR)。通过HDR修复DSB时,细胞修复系统会将额外提供的一个与靶DNA两侧同源的外源片段作为模板,在DSB处合成与同源序列互补的基因序列,由于外源片段中携带待敲入的突变或目的基因,因此就可以在基因组中精确地引入点突变,或者插入目的基因,称之为基因敲入(Knock in,KI)。

基因敲入是指将一个新的基因或DNA序列插入到基因组中的一个特定位置。可以通过同源重组、病毒载体或CRISPR/Cas9来实现。同源重组介导的基因敲入需要将一个包含所需基因序列的修饰DNA片段引入到目标位点;病毒载体,如逆转录病毒或腺相关病毒(AAVs),可以用来将新基因传递到基因组中;CRISPR/Cas9也可以通过使用供体DNA模板以及sgRNA和Cas9酶来插入一个基因。