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同源重組實(shí)驗(yàn)
更新時(shí)間：2025-07-24
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廠商性質(zhì)：其他
一、同源重組實(shí)驗(yàn)定義與分子機(jī)制
同源重組是一種依賴DNA序列相似性（同源臂）的精準(zhǔn)基因編輯技術(shù)，通過外源載體與宿主基因組間的序列交換實(shí)現(xiàn)靶向修飾。其核心機(jī)制包括：
同源臂介導(dǎo)的精準(zhǔn)定位
外源載體兩端設(shè)計(jì)≥1 kb的同源臂（與靶基因側(cè)翼序列一致），引導(dǎo)載體與基因組特異性結(jié)合（避免隨機(jī)插入）。
DNA斷裂修復(fù)與交換
內(nèi)源核酸酶（如Cas9）或自發(fā)損傷誘導(dǎo) 雙鏈斷裂（DSB） → 細(xì)胞啟動(dòng)同源定向修復(fù)（HDR） → 以載體為模板合成新鏈，實(shí)現(xiàn)基因替換/插入。
關(guān)鍵分子參與者
RecA/Rad51：介導(dǎo)DNA鏈配對(duì)與交換
BRCA1/2：調(diào)控修復(fù)路徑選擇（HR vs. NHEJ）
生物學(xué)意義：HR是wei一能實(shí)現(xiàn)單堿基至大片段精準(zhǔn)替換的自然修復(fù)機(jī)制，區(qū)別于易出錯(cuò)的非同源末端連接（NHEJ）。
二、同源重組實(shí)驗(yàn)技術(shù)流程與關(guān)鍵步驟
1. 載體設(shè)計(jì)策略
| 元件 | 功能 | 案例 |
|---|---|---|
| 長(zhǎng)同源臂 | 提升重組效率（1-10 kb） | 小鼠基因敲除常用3 kb臂 |
| 正篩選標(biāo)記 | 新霉su抗性（Neo^R）等，篩選重組細(xì)胞 | 中的"Selection"標(biāo)記 |
| 負(fù)篩選標(biāo)記 | HSV-TK（更昔luo韋敏感），淘汰隨機(jī)插入細(xì)胞 | 中的Gancyclovir反選 |
| 條件性刪除系統(tǒng) | Cre/loxP或FLP/FRT，移除篩選標(biāo)記 | 的LOXP重組 |
2. 細(xì)胞工程化改造
胚胎干細(xì)胞（ESC）打靶：
電穿孔導(dǎo)入線性化載體 → G418篩選陽性克隆
PCR/Southern驗(yàn)證重組位點(diǎn)（避免隨機(jī)整合）
CRISPR-HR聯(lián)用：
Cas9切割靶位點(diǎn) → 同步提供HR模板（效率提升50倍）
3. 動(dòng)物模型構(gòu)建流程
注：傳統(tǒng)ESC/HR流程需6-12個(gè)月，CRISPR-HR可縮短至3個(gè)月。
三、應(yīng)用場(chǎng)景與突破案例
1. 疾病模型構(gòu)建
| 模型類型 | 技術(shù)方案 | 疾病研究?jī)r(jià)值 |
|---|---|---|
| 基因敲除小鼠 | HR替換致病基因?yàn)榻K止子 | 囊性纖維化、癌癥機(jī)制研究 |
| 點(diǎn)突變模型 | HR引入特定SNP（如APOE4） | 阿爾茨海默癥藥物篩選 |
| 人源化模型 | HR插入人類基因片段（如IL-2） | 免yi治療評(píng)估 |
2. 生物醫(yī)藥生產(chǎn)
治療性蛋白載體：
HR將人抗凝xue酶III基因插入山羊β-酪蛋白位點(diǎn) → 乳汁中表達(dá)藥用蛋白（產(chǎn)量>1g/L）
基因治療修復(fù)：
HR修正β-珠蛋白突變 → 治療β-地中海貧血（臨床前階段）
3. 合成生物學(xué)
染色體工程：
Cre/loxP介導(dǎo)大片段重組 → 構(gòu)建環(huán)形人工染色體（中的MI系統(tǒng)）
