1999新基因克隆技术进展
克隆技术的进展与应用前景
克隆技术的进展与应用前景克隆技术是一种人工复制生物体的方法,它利用生物技术手段,以非自然方式复制一种个体的全部或部分基因,以产生与原个体相同或相似的生命体。
进入21世纪以来,克隆技术得到了广泛的应用和研究,在医药、动物养殖、生物科学、文化和艺术等领域都有着广泛的应用前景。
一、克隆技术在动物养殖和生物科学领域的应用在动物养殖领域,克隆技术可以用于严格控制繁殖纯种保持品种的纯度。
克隆技术可以帮助动物养殖业解决繁殖上的问题,提高动物繁殖的效率和品质,还可以帮助保持濒危物种的生存。
例如,克隆绵羊多莉和克隆猫咪“小号”等哺乳动物的成功克隆,让人们看到了克隆技术在生物科学领域的可能性。
在生物科学研究方面,克隆技术可以帮助探究生命科学中的重大问题,例如,如何防止遗传疾病的遗传,以及如何将有益的基因或基因剪切到个体中。
克隆技术可以修改基因来产生对人体有益的物质,以及模拟证明药物对人体的影响。
近年来,克隆技术在基因工程和修补方面的研究非常活跃,正在为实现基因治疗提供强有力的支持。
二、克隆技术在医药领域的应用在医药领域,克隆技术主要用于制备生物大分子如重组蛋白、抗体、肽等。
以肽为例,肽分子通常较小,没有毒副作用,可以应用于各种疾病,如抗肿瘤免疫治疗、肝炎治疗等等。
同时,基于克隆技术制备的医药产品,其质量和效力均较高,能最大程度地减少患者的痛苦。
此外,克隆技术还能够用于研究人体疾病和药物治疗的机制。
通过制备人类克隆细胞,科学家可以深入了解疾病的发病机理,探查诱发疾病的基因和环境因素。
同时,人类克隆细胞可以用于药物筛选,挖掘新药的生产,从而促进药物研发的创新。
三、克隆技术在文化和艺术领域的应用克隆技术在文化和艺术领域的应用非常广泛。
克隆技术可以通过制备仿制品,重现了一些重要文物、艺术品和工艺品,使得这些文章的珍贵价值能够让更多的人欣赏。
例如,欧洲某些博物馆,常用克隆技术复制微缩品,以保存以前很难保留的珍宝和展品。
同时,克隆技术还可以为文化艺术的发展带来一些全新的机会。
克隆技术的新进展
克隆技术的新进展克隆技术,作为生物科技领域中备受关注的话题,一直以来都备受质疑。
尽管克隆技术的发展成果丰硕,然而这项技术的局限性与伦理道德问题一直是被广泛关注的话题。
但是,随着科技的不断进步,克隆技术迎来了一些新的突破和进展,在生物科技领域中渐渐发挥出重要的作用。
本文将从三个方面,分别是动物基因编辑技术、植物克隆技术和人类克隆技术,来看看克隆技术在这些方面中的新进展。
动物基因编辑技术动物基因编辑技术是当前克隆技术领域中最具潜力的方向之一。
最近几年,基因编辑技术被广泛应用于动物克隆研究中。
科学家们利用基因编辑技术,遗传密码子的修改、蛋白质的修饰、基因表达的调节等方面进行了额外的实验研究。
最近牛克隆技术的进展,利用了质粒注入和Crispr-Cas9 这两种技术,实现了牛克隆基因编辑。
它们的设计方程式 C = A + B - D,改变了物种性状和性能,从而实现了育种的目标。
植物克隆技术植物克隆技术被广泛用于农业生产领域中。
植物克隆技术是通过细胞培养技术和组织培养技术,在培养环境中发出足够的细胞、组织团块,以及最终形成植株。
最近几年,植物品种改良成果丰硕,目前,植物克隆技术已经应用于食品安全,植物智能化种植和污染环境修复等方面。
例如,某些设施农场中,植物克隆技术被用来扩大某些植物品种的繁殖率,从而保证了其生产效率和订单状况。
此外,在环境修复领域中,植物克隆技术还用于优化植物的自净作用,以降低污染物质的水平。
人类克隆技术虽然人类克隆技术一直备受争议,但是其对于解决某些医学难题具有重要的意义。
技术的进步使得药物研究更为准确和有效,此外,与生殖相关的难以治愈的疾病也有可能得到有效的治疗。
例如,最近在亚洲的某些项目中,科学家成功地将人类胚胎的基因进行了编辑,使得基因突变相关的疾病治疗的前景更为美好。
同时,基因编辑技术也将有可能成为人类克隆技术研究的重要手段之一,因为基因改造可以很好地解决一些遗传难题。
总结总的来说,尽管克隆技术在实践过程中遇到了不同的困难,但是新的进展代表了这项科技的前景和未来发展的可能性。
基因克隆和DNA重组技术的研究及其在生物学研究中的应用
基因克隆和DNA重组技术的研究及其在生物学研究中的应用随着科技的飞速发展,生物学研究中的一些关键技术也不断得到改进和创新。
其中,基因克隆和DNA重组技术就是其中十分重要的一个领域。
本文将会介绍这两个技术的原理、发展、应用以及未来的发展趋势。
1. 基因克隆技术基因克隆技术是指将一个寄生菌体中的一个特定基因从其它基因中分离出来,并利用适当的手段使其在受体茎链上扩增复制。
它首先出现的应用是将该基因植入到胰岛素原DNA序列之中,使它在大肠杆菌中扩增,然后纯化蛋白并检测其活性。
现在,基因克隆技术已经被广泛地用于生物学、医学领域的研究和应用。
基因克隆技术的原理是基于DNA分子的剪接和连接。
其基本流程包括:(1)获得DNA模板;(2)通过PCR扩增目标DNA序列;(3)利用限制性内切酶对目标PCR产物进行限制性酶切;(4)将目标DNA序列嫁合到一个载体上,用于在宿主细胞中扩增并表达该DNA序列。
2. DNA重组技术DNA重组技术是指将两种不同的DNA片段通过重组方法组合成一个新的DNA,目的是获得有用的新型DNA分子或蛋白质。
DNA重组技术的基本原理是通过限制性内切酶将两条不同的DNA分子的特定区域剪切下来,然后在适当的条件下使这两个特定的区域相互配对,形成一个新的DNA分子。
经过一系列的扩增和融合,最终得到具有新功能或新性质的DNA分子。
3. 基因克隆和DNA重组技术在生物学研究中的应用自从1973年基因克隆技术的诞生以来,这个领域已经广泛地应用于生物学的研究中。
一些主要的应用领域包括:(1) 基因定位基因定位是指通过分子方式确定某个基因位点的位置,可以在基因治疗、疾病诊断和预防等方面发挥至关重要的作用。
(2) 生产重组DNA分子和蛋白质基因克隆和DNA重组技术被广泛地用于制造带有特定功能的重组DNA分子和蛋白质。
这些分子被用于基因治疗、药物研发、疾病预防和诊断等。
(3) 生产转基因植物转基因植物是指通过把一种或多种外来基因人工引入到植物体内,从而克服传统育种技术所面临的限制,以获得具有特定特性的植物。
克隆技术在生殖医学中的突破
克隆技术在生殖医学中的突破克隆技术是现代生物科学中的一项重要突破,为生殖医学领域带来了革命性的进展。
克隆技术的出现使得许多生殖医学难题得到有效解决,同时也为开展再生医学研究提供了新的思路和方法。
在克隆技术中,最早应用得最为广泛的就是动物克隆。
从1996年第一只克隆羊"多利"的诞生到随后的其他动物克隆,如猫、狗、马等,这些成功的案例使得人们对于克隆技术在生殖医学中的应用前景充满了期待。
借助克隆技术,生殖医学领域的主要突破可以归纳为以下几个方面:1. 辅助生殖技术的改进:克隆技术的引入为体外受精(IVF) 等辅助生殖技术带来了新的进展。
通过克隆技术,科学家可以在实验室中繁殖动物,并获得其胚胎。
这一技术对于某些受精能力较弱的动物来说,是一种重要的补充。
此外,克隆技术的应用也有望提高体外受精的成功率,为更多夫妇实现生育梦想提供帮助。
2. 基因治疗的新机遇:克隆技术为基因治疗提供了新的机遇。
通过克隆技术,科学家可以复制一个个体,并对其基因进行精确修饰。
这意味着,可以制造出一些具有特定基因特征的动物模型,用以研究人体特定疾病的发生机制,并评估新药的疗效。
借助克隆技术和基因修饰,科学家还有望治愈各类遗传性疾病,为患者提供更有效的治疗。
3. 再生医学的发展:克隆技术也为再生医学的发展提供了新的途径。
在再生医学中,科学家试图利用干细胞技术来修复和再生受损的组织和器官。
通过克隆技术,可以获得具有特定基因特征的胚胎和干细胞,并将其用于再生医学的研究和临床实践中。
这一技术的突破性意义在于可以提供定制的组织和器官,而非传统的捐赠或移植方式。
然而,克隆技术在生殖医学中的突破也引发了一些伦理道德问题和社会关注。
其中最为突出的问题就是人类克隆的道德问题。
人类克隆的可能性引发了人们对于基因改造、模仿人类的生育过程等敏感而复杂的问题的担忧。
因此,必须严格监管和规范克隆技术的应用,并充分考虑社会伦理和公众的意见。
克隆技术和转基因技术的最新发展
克隆技术和转基因技术的最新发展克隆技术和转基因技术是现代生命科学中最具争议性的两个领域之一。
这两项技术都能够在某种程度上改变甚至重塑生命,因此受到了广泛的关注和讨论。
本文将从最新的发展角度分别探讨这两项技术的应用和前景。
一、克隆技术的最新发展克隆技术是指通过体外培养细胞或大量复制DNA来复制生物个体的过程。
近年来,克隆技术在生命科学中的应用得到了不断的发展。
其中最具有前景的是癌症克隆技术。
癌症克隆技术是指利用DNA纠错及扩增技术,从肿瘤细胞中检测有关癌症克隆的分子特征和毒性,以便为个体化治疗打下基础。
目前,这项技术正在得到越来越多的关注和推广。
这项技术可以帮助医疗界更好地针对不同癌种的个体化治疗。
另一个有前景的应用方向是克隆动物。
在这个领域,最新发展的成果是,一种名为“克隆猫”的技术已经得到成功应用。
该技术基于嵌合体技术,采用体细胞核转移法,从源腹泻病患者抽提细胞,及一只母猫的卵母细胞,制造体細胞克隆狀態下,将來自源腹泻患者的細胞放入并将其融合到母猫卵母细胞中,随后將“經過胚胎發育”的胚胎移植到另外一只母猫子宫内孕育,最终成功获得了一只克隆猫。
另外,人体细胞克隆技术也在近年来得到了一些进展。
近日,澳大利亚门加利大学的研究人员成功通过克隆技术克隆了人类胚胎,这是首次成功克隆人胚胎。
据报道,该研究还有望开发出旨在治疗一些人类疾病的新疗法。
二、转基因技术的最新发展转基因技术是指人工干预、改造基因体系的一种技术,通过将外源基因导入到宿主基因体系中,改变宿主基因的表达和/或组成,从而实现新的生物性状或新的应用功能。
最新发展的转基因技术应用包括食品、医药、工业生产和环境治理等方面。
在食品工业方面,转基因技术已经得到广泛应用,包括改良食品营养成分、削弱食品中的有毒成分、增强食品的抗性和保存期限等。
最近,一家名为“哈尔冰品”的企业利用转基因技术生产儿童冰淇淋,被市场称为“智能冰淇淋”。
通过添加DHA等多种有益成分,实现了对儿童大脑、身体的全面保护,受到了广泛的好评和认可。
克隆研究的方法和技术进展
克隆研究的方法和技术进展克隆研究是指通过核移植或其他技术手段,将一个个体的某个部分或整个基因组复制到另一个个体中,从而产生与原个体基因相同的克隆个体。
自从在1996年首次成功克隆出哺乳动物——多莉羊,克隆研究就一直备受关注。
随着时间的推移,克隆研究的方法和技术也不断发展和进步。
本文将重点介绍目前主要应用于克隆研究的方法和技术进展。
核移植是克隆研究中最常用的方法之一。
核移植是通过将供体细胞核移植到无性染色体的卵细胞或早期胚胎中,然后通过激活和发育来产生克隆个体。
该技术的关键是细胞核的去核和染色体的去除。
过去,科学家主要使用纤维细胞作为供体细胞,但现在越来越多的研究证明,使用其他细胞类型,如干细胞和生殖细胞等,也能实现核移植。
此外,随着基因编辑技术的发展,可以在核移植前对供体细胞进行基因修饰,从而使克隆个体具有特定的基因特征。
另一种克隆研究方法是胚胎分裂。
该方法通过将早期胚胎(通常在4-8细胞阶段)进行机械或化学分裂,使每个子细胞分裂成独立的胚胎。
然后,这些分裂后的胚胎被植入到代孕母体中,继续发育成为克隆个体。
胚胎分裂方法比核移植更容易实施,但没有核移植方法能够获得的克隆个体数量多。
此外,胚胎分裂方法产生的克隆个体会有一定的基因差异,因为细胞分裂不是完全对称的。
除了核移植和胚胎分裂,近年来,一种新兴的克隆研究方法是细胞重编程。
细胞重编程是指将成熟细胞重新转变为多潜能状态的过程。
通过诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)的生成,科学家可以实现从成熟细胞到多潜能细胞的转化,然后再将这些多潜能细胞分化为不同的细胞类型,并用于克隆研究。
这种方法避免了使用供体细胞和代孕母体,有望解决伦理和法律等方面的争议。
然而,细胞重编程仍处于发展初期,还需要进一步的研究和改进,以提高其效率和安全性。
除了方法的进展,克隆研究中的一项关键技术是体细胞核移植改进技术。
体细胞核移植是指将供体细胞核移植到卵母细胞中,然后发育成胚胎,并最终产生克隆个体。
克隆技术的最新研究进展
克隆技术的最新研究进展随着生物科技的不断发展,克隆技术逐渐成为了生物学研究领域中一个热门话题。
从1996年多莉羊的出现,到2018年中国科学家通过克隆技术成功繁育出了两只被称为“傲娇”和“旺仔”的猴子,克隆技术在实验室和现实生活中已经得到了广泛的应用。
本文主要介绍克隆技术的最新研究进展。
首先,让我们来了解一下克隆技术的基本原理。
克隆技术是指通过体细胞核转移把一个个体的染色体DNA插入到另一个受精卵的空核内,从而重建了一个完整个体。
简单地说,就是将一个个体的细胞去核,然后将受精卵的核取出,再将原来个体的细胞和受精卵的空核进行融合,形成一个新的生命体。
克隆技术可以用于动物的繁殖,也可以用于基因修复和干细胞研究等方面。
近年来,克隆技术在人类医学领域中的应用也越来越多。
比如,在肝脏移植方面,由于器官的匮乏和供需矛盾,一些科学家开始研究使用克隆技术来合成人造肝脏,从而解决移植难的问题。
此外,研究人员还发现了一种称为“治疗性克隆”的方法,该方法是通过克隆来产生患者自身的干细胞,从而为患者提供治疗的可能性。
这不仅可以大大减少排异反应的风险,而且可以大大提高手术成功率。
除此之外,克隆技术还可以用于动物保护。
由于现代社会对自然环境的破坏和物种数量的不断减少,许多野生动植物面临灭绝的威胁。
针对这一现状,科学家们开始研究利用克隆技术来保护濒危物种。
例如,日本研究人员利用克隆技术成功繁殖出了雌性泰国黑企鹅,这是首次使用克隆技术来保护鸟类的实例。
此外,欧洲研究人员成功通过克隆技术繁殖出苏格兰野牛,并在苏格兰国家公园实施了濒危物种保护计划。
当然,克隆技术还存在着许多难题和风险。
首先,随着克隆次数的增加,受精卵的修复和战斗能力会逐渐降低,而这种能力对于一个健康生物来说也是至关重要的。
此外,一些研究表明,克隆过程中往往会出现一些基因突变、表达不稳定或基因失活等问题。
这些难题不仅影响着克隆体的进一步发展,也给人类医学和动物保护等领域的应用带来了许多不确定性和困难。
基因克隆技术及其进展
基因克隆技术及其进展一、本文概述随着科学技术的飞速发展,基因克隆技术已成为现代生物学领域的重要分支,对人类社会的未来发展具有深远影响。
本文旨在全面概述基因克隆技术的基本概念、发展历程、应用领域以及当前面临的挑战与未来的发展趋势。
通过深入剖析这一领域的最新研究成果和技术进展,我们期望能为读者提供一个清晰、全面的视角,以便更好地理解和把握基因克隆技术的现状和未来方向。
在本文中,我们首先介绍基因克隆技术的基本概念,包括其定义、原理以及与其他相关技术的区别。
接着,我们将回顾基因克隆技术的发展历程,从早期的理论探索到现代的高效实践,展现这一领域的科技进步和突破。
我们还将重点介绍基因克隆技术在医学、农业、工业等多个领域的应用,探讨其如何为人类社会的各个领域带来革命性的变革。
然而,基因克隆技术的发展也面临着诸多挑战和争议。
我们将对这些问题进行深入剖析,包括伦理道德、生物安全、知识产权等方面的考虑。
我们还将展望基因克隆技术的未来发展趋势,探讨其在未来可能带来的机遇和挑战。
通过本文的阐述,我们期望能够增进公众对基因克隆技术的了解,推动这一领域的科技进步,并为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考和启示。
二、基因克隆技术的基本原理基因克隆技术是一种强大的生物技术,其基本原理主要基于分子生物学的几个核心概念。
要了解的是DNA的复制和转录过程。
DNA,作为生命的遗传蓝图,携带着所有生物体的遗传信息。
通过DNA复制,这些信息能够在细胞分裂过程中被精确复制,从而确保遗传信息的传递。
而转录过程则是DNA信息转化为RNA的过程,这为后续的蛋白质合成提供了模板。
基因克隆技术利用这些基本的生物学过程,通过人工手段将特定的DNA片段(即基因)从一种生物体中提取出来,并插入到另一种生物体的DNA中。
这个过程通常涉及到三种主要的酶:限制性内切酶、DNA连接酶和DNA聚合酶。
限制性内切酶能够识别并切割特定的DNA 序列,从而创造出适合插入新基因的切口。
植物基因克隆技术研究进展
植物基因克隆技术研究进展植物基因克隆技术是近年来生物科学领域的研究热点之一。
这项技术的目的是通过克隆植物的基因片段,进而研究植物的基因组及其功能,以推动植物育种和农业生产的发展。
本文将综述植物基因克隆技术的研究现状、克隆位点选择、克隆片段制备以及应用等方面的进展。
植物基因克隆技术发展迅速,其研究范围已经涉及到了许多方面。
例如,研究人员利用该技术克隆了抗逆、抗病、高抗虫等具有重要应用价值的基因,并在转基因植物研究中广泛应用。
植物基因克隆技术还被应用于植物进化和系统生物学研究,为揭示植物物种演化和遗传多样性提供了有力支持。
克隆位点选择是植物基因克隆技术的关键步骤之一。
选择合适的克隆位点,可以大大提高基因克隆的效率和成功率。
根据文献报道,植物基因克隆中常用的克隆位点包括:质粒、酵母人工染色体(YAC)、细菌人工染色体(BAC)、P1人工染色体(PAC)和 cosmids等。
这些克隆位点的选择应根据具体的研究目标和植物基因的特点来决定。
例如,对于需要长期稳定遗传的克隆,质粒可能不是最佳选择,因为其在细胞内的拷贝数会随着代数的增加而逐渐减少。
而对于需要大规模克隆和组装复杂基因组的植物,则可以选择使用酵母人工染色体或细菌人工染色体等大容量克隆载体。
克隆片段制备是植物基因克隆技术的另一个关键步骤。
根据文献报道,克隆片段制备的主要方法包括:鸟枪法、定向克隆、适应性扩增和基于连接酶的扩增等。
这些方法的优缺点各不相同。
例如,鸟枪法可以快速制备大量文库,但需要使用大量的起始DNA样品。
定向克隆可以确保克隆片段的方向正确,但需要设计特定的引物和模板。
适应性扩增可以在一定程度上降低成本,但需要使用特殊的引物和反应条件。
基于连接酶的扩增方法可以在一定程度上保证扩增的特异性,但需要使用高纯度的DNA样品和特殊的连接酶。
植物基因克隆技术的应用范围非常广泛。
例如,研究人员利用该技术成功克隆了多个抗逆、抗病和高抗虫的基因,并通过转基因技术将这些基因导入到农作物中,显著提高了农作物的抗性和产量。
基因克隆和表达技术的研究现状及未来发展方向
基因克隆和表达技术的研究现状及未来发展方向基因克隆和表达技术是现代生物技术中非常重要的技术之一。
基因克隆能够对生命基础研究、疾病诊断和治疗、农业、工业等领域产生极大的影响。
本文将从基因克隆技术和表达技术的现状以及未来发展方向两个方面分析探讨。
一、基因克隆技术的现状基因克隆技术可以将DNA片段或基因序列成功地克隆到载体(如质粒)中,形成重组DNA分子。
当前,基因克隆技术已经非常成熟,可以进行基因库的构建、解析大型复杂基因的结构和功能等工作。
同时,随着人类基因组项目的完成,大规模的基因克隆技术已经成为现代生命科学的核心技术。
在基因克隆技术的发展中,人工合成基因的重要性也越来越重要。
人工合成基因的优势在于可以按需设计基因序列,并且可以精准地控制基因表达。
目前,人工合成基因的成本也在不断降低,使得其在生命科学研究中的应用变得越来越广泛。
二、表达技术的现状基因表达技术是基因克隆技术的延伸,能够高效表达目标基因蛋白,从而实现对蛋白功能和结构的深入研究。
当前,表达技术已经非常成熟,包括大肠杆菌、哺乳动物细胞、昆虫细胞等有多种表达宿主。
这些表达宿主能够高效地表达多种重要蛋白,广泛应用于生物医学、生物工程、农业和环境等多方面领域。
相较于单一宿主表达技术,多宿主表达技术(如哺乳动物细胞和昆虫细胞间的转化)是近期表达技术研究的热点。
多宿主表达技术不但能够满足目标蛋白在不同宿主中的表达情况,还能够在表达过程中形成不同的糖基化和去除某些修饰基团的蛋白品种,从而为相关领域的研究提供更加广泛且全面的样本和先决准备。
三、基因克隆和表达技术发展的未来方向随着时代的不断进步,基因克隆和表达技术正在向以下几个方向发展:1、基于人工智能的快速基因识别和克隆技术在过去的几十年中,基因克隆技术取得了显著进展。
然而,在目前的基因克隆技术中,尤其是在基因片段的设计和选择方面,仍然需要耗费大量时间和精力。
而随着人工智能技术的发展,基于人工智能的快速基因识别和克隆技术正在逐渐成为现实。
动物克隆技术的发展和现状(文献综述)
动物克隆技术的发展和现状(文献综述) 摘要:本文简要概述了克隆的概念,全面综述了国内外动物克隆技术及其原理、研究进展和现状,并根据当前克隆技术理论和实践,对该技术的应用和价值进行综述和讨论。
关键词:动物克隆;核移植;体细胞克隆动物克隆技术,又称动物核移植或无性繁殖技术。
它是通过特殊的人工手段,对动物特定发育阶段的核供体(如胚胎分裂球或体细胞核)及其相关的核受体(如去核的原核胚或成熟的卵母细胞),不经有性繁殖,进行体外重构,并通过胚胎移植,从而达到扩大同基因型动物种群的目的。
动物克隆技术在畜牧业生产、医药生产和疾病治疗、生物学基础理论研究以及野生濒危动物的拯救和保护等诸多领域发挥着巨大作用。
1、动物克隆技术的发展1.1国外克隆技术的发展:早在1938年,Spemann就通过蝾螈胚胎分割实验证明了自己的核移植设想。
1952年,Briggs和King将青蛙卵进行核移植,获得重组胚并发育形成小蝌蚪,20世纪六七十年代两栖类、鱼类也相继克隆成功。
1996年,Hoppes克隆小鼠成功标志首例哺乳动物克隆成功。
随后,他采用显微去核和病毒介导相继获得克隆羊、克隆兔、克隆猪。
1996年,美国克隆猴获得成功,这是人类首次灵长类克隆成功,并引发克隆人与伦理争论。
1997年,克隆绵阳“多莉”的诞生,标志体细胞克隆进入了一个新时代。
1998年,Wilmut等利用核移植和转基因技术,成功地获得了转基因克隆绵阳。
1999年,华裔科学家赖良学等通过基因敲除和体细胞克隆技术相结合,成功获得“基因敲除”克隆猪。
2002年,华裔科学家杨向中宣布成功获得具有两种人类凝血因子的“双基因”克隆猪。
1.2国内克隆技术的发展我国的动物克隆技术相对发展比较晚,但几年发展速度较快并且受到国际同行的高度肯定和认可。
无论是在同种动物的胚胎细胞克隆、同种动物的体细胞克隆还是异种动物的克隆方面都有很大进步。
同种动物胚胎细胞克隆:1972年,童第周利用核移植技术首次获得了克隆黑斑鲤鱼。
克隆技术研究进展及带来的伦理问题综述
克隆技术研究进展及带来的伦理问题综述随着科技的迅猛发展,克隆技术作为一项备受关注的前沿科学技术,引发了人们广泛的讨论与争议。
本文将综述克隆技术的研究进展,并探讨其带来的伦理问题。
一、克隆技术研究进展1. 哺乳动物克隆哺乳动物克隆技术是克隆研究的重要领域。
1996年,英国爱丁堡罗斯林研究所的研究团队成功地通过核移植技术克隆出了世界上第一只从体细胞克隆而来的动物——多莉羊。
此后,科学家们陆续成功地克隆了其他动物,包括牛、猫、狗等。
这些克隆技术的突破为探索人类克隆铺开了道路。
2. 人类克隆人类克隆一直是备受关注的研究领域。
然而,由于伦理等方面的考量,目前全面的人类克隆研究还受到限制。
尽管如此,科学家们在试管婴儿、干细胞等领域的研究成果,为未来人类克隆研究的发展提供了理论基础。
3. 基因编辑和合成生物学基因编辑和合成生物学是克隆技术的延伸。
通过CRISPR-Cas9等基因编辑技术,科学家们能够对基因组进行精准修改,进一步拓展了克隆技术的研究范围。
此外,合成生物学研究的进展也使得科学家能够设计和合成新的生物体,进一步提升了克隆技术研究的可能性。
二、克隆技术带来的伦理问题1. 人类尊严和个体权利克隆技术可能侵犯人类尊严和个体权利。
从伦理的角度来看,克隆人类可能导致潜在的人类尊严问题,因为克隆人的存在可能被视为人类对生命的自主权利和尊重的侵犯。
此外,克隆也可能导致个体权利的侵犯,克隆个体可能在社会中面临着不同的待遇和歧视。
2. 心理和情感方面的困扰克隆可能给个体带来心理和情感上的困扰。
克隆个体可能感到如同被复制品或替代品一样,失去了独特性和个人身份的认同。
这种心理困扰可能对个体的自尊心和社交关系产生不良影响。
3. 基因变异和遗传疾病克隆技术可能导致基因变异和遗传疾病的增加。
在克隆过程中,由于拷贝过程中的细微差异,克隆个体的基因组可能会发生不可预测的变异。
这种变异可能会导致克隆个体在健康和生活质量方面面临额外的风险和挑战。
克隆技术最新情况
克隆技术最新情况简介克隆技术是一种重要的生物技术,广泛应用于生物医学研究、生物工程以及农业领域。
随着科学技术的发展,克隆技术也在不断演进和改进。
本文将介绍克隆技术的最新进展和应用,包括基因克隆、细胞克隆、动物克隆以及植物克隆等方面。
基因克隆基因克隆是一种重要的分子生物学技术,用于复制和扩增特定基因序列。
最新的基因克隆技术主要包括PCR、基因文库构建和CRISPR-Cas9基因编辑等。
PCR (聚合酶链式反应)技术是一种常用的基因克隆方法,通过扩增特定DNA序列来复制目标基因。
基因文库构建则是将特定基因序列插入到载体中,实现对基因的复制和保存。
而CRISPR-Cas9基因编辑技术则可以精确地编辑目标基因,开辟了基因治疗等领域的新途径。
细胞克隆细胞克隆是通过体细胞核移植技术复制动植物等生物体的细胞。
最近的细胞克隆研究取得了一系列重要的突破。
1996年,多莉羊的诞生标志着哺乳动物细胞克隆的成功。
近年来,科学家们通过改进细胞核移植技术,成功地克隆了猴子、猫、狗和马等动物。
此外,体外人体细胞克隆技术也取得了进展,为疾病治疗和组织再生提供了新的可能性。
动物克隆动物克隆是指通过细胞克隆技术复制动物个体。
近年来,科学家们在动物克隆方面取得了一系列重要的突破。
除了前文提到的多莉羊,人们还成功地克隆了猴子、猫、狗等动物。
其中,2018年中国科学家克隆的猴子“中中”更是引起了广泛关注。
动物克隆不仅可以用于保护濒危物种,还有望在医学研究和药物测试等方面发挥重要作用。
植物克隆植物克隆是指通过细胞分裂或植物体的各种组织和器官的无性繁殖来复制植物个体。
最新的植物克隆技术包括离体培养和基因工程等。
离体培养是一种通过外植体培养来繁殖植物的技术,可用于繁殖珍稀植物、改良植物和快速繁殖优良品种。
基因工程技术则可以通过转基因来改变植物性状,提高植物的产量和抗病性等。
结论克隆技术是一项具有巨大潜力和广阔应用前景的生物技术。
基因克隆、细胞克隆、动物克隆和植物克隆等方面的最新研究表明,克隆技术在医学、农业、环境保护等方面都有着重要的应用。
克隆技术在生命科学领域中的最新突破
克隆技术在生命科学领域中的最新突破克隆技术作为一项引人注目的生命科学技术,在过去几十年中取得了巨大的突破和进步。
随着研究和技术的不断发展,克隆技术在生命科学领域中发挥着越来越重要的作用。
它为研究基因功能、生物医学应用、农业和环境领域的改良提供了新的手段和可能性。
本文将介绍克隆技术在生命科学领域中的最新突破,并探讨其对科学和人类社会的潜在影响。
首先,最新的克隆技术突破之一是基因克隆。
通过基因克隆,科学家可以复制和传递特定基因序列,从而揭示其功能、调节机制和相互作用。
例如,Dolly奶山羊的成功克隆,以及后续的动物克隆研究,推动了基因克隆技术的进一步发展。
科学家们已经成功地克隆了许多其他动物,如猴子、猫、狗和猪。
这些研究为理解生物发育、疾病发生和遗传机制提供了重要的信息。
此外,克隆技术还在医学领域中取得了重要突破。
干细胞克隆是其中的一个重要方向。
通过干细胞克隆,科学家可以利用患者自身的细胞重建组织和器官,从而实现治疗和再生医学的目标。
干细胞克隆技术为研究疾病机制、发展新药和治疗疾病提供了新的策略和可能性。
此外,干细胞克隆还为修复或替代受损组织和器官提供了新的途径,为通过再生医学手段解决一些健康问题提供了新的希望。
农业领域也受益于克隆技术的最新突破。
植物克隆是其中一个重要的研究方向。
通过植物组织培养和干细胞技术,科学家们已经成功地克隆了许多重要的农作物。
植物克隆不仅可以提高植物繁殖的效率,还可以产生具有特定性状的改良植物品种。
这对于农业的可持续发展、粮食安全和生物多样性的保护都具有重要意义。
同时,植物克隆技术还为研究植物基因功能和植物生长发育提供了新的工具和方法。
克隆技术的最新突破还涉及到环境保护领域。
通过克隆技术,科学家可以拷贝和繁殖具有特定生物特征的濒危物种,以促进其保育。
这对于保护生物多样性和重建生态系统具有重要意义。
此外,克隆技术还可以用于清除环境中的有害生物,从而改善生态环境。
例如,通过克隆技术繁殖雄性杂种蚊子来控制病媒蚊的传播,已经取得了一定的成功。
克隆技术的现状与前景
克隆技术的现状与前景克隆技术是近年来备受关注的研究领域之一,它通过重建有机体DNA的结构和组成,使得新的生物体与已知的生物体相同或相似。
在人类社会的发展历程中,克隆技术在科技领域引起了广泛的讨论和争议,因此我们有必要了解它的现状和未来前景。
一、克隆技术的发展与现状随着基因工程和细胞生物学等科学技术的迅速发展,克隆技术也随之不断地发展和完善。
1984年,美国科学家沃尔特.吉尔伯特和赫尔曼.穆勒率先开创了重组DNA技术,使得早期的克隆技术得到了基础理论的支持。
1996年,当时英国爱丁堡大学的罗塞琳.富克斯成功地克隆出了一只羊,这也是人类历史上第一只被成功克隆的哺乳动物,此举为后来的克隆技术开展提供了可靠的方法。
现在,克隆技术已成熟,在国外,已经成功将人类细胞克隆到动物身上,制定了完整的克隆标准,人类克隆技术的水平已逐渐逼近遗传学水平。
而在国内,克隆研究也在从事,华南农业大学已开始研究猪的克隆技术,云南大学等高校也开始了家畜的克隆技术研究。
近年来,越来越多的动植物通过克隆技术孕育出来,这对特定领域的研究有着重要的意义。
二、克隆技术的应用领域1. 遗传学研究:无论是从蛋白质组水平还是基因组水平,克隆技术都会成为遗传学研究的有力工具。
通过对克隆体细胞进行基因改造,并通过克隆体整体解剖研究其基因表达,可以对特定基因功能的概念有更深入的了解。
2. 功能基因组学和蛋白质组学研究:功能基因组学的主要研究方向是在整体水平上验证以及探究特定基因在人类中的功能。
在研究蛋白质组水平时,精确的克隆技术也是其肯定不可或缺的部分。
3. 药物研发:在药物研发领域中,人类克隆细胞系也在逐渐成为新型药物研发必须的平台。
由于人类克隆细胞是建立在与原发病组织相似的背景下,因此可以更准确地推进药物研发过程。
4. 基因治疗研究:在发生基因突变与发生疾病时,基因治疗研究提供了一条新的途径,它可以使用基因技术进行治疗。
通过将人类受精卵或受体细胞克隆为任意数量的相同细胞,基因治疗技术也有了更加完美的基础。
基因克隆技术的研究与进展
克隆技术在多个领域中都有所应用。在微生物界,人们利用微生物克隆发展工业微生物。农业微生物、酵母菌微生物、抗生素等工业,为人类的工农业生产和医疗保健事业服务;在动物界,克隆技术对保护物种特别是珍稀、濒危物种来讲是以一个福音,具有很大的应用前景。动物克隆大体可分为二类:一类为胚胎细胞克隆,另一类为体细胞克隆。胚胎细移植,胞克隆是指用胚胎细胞移植的方法,包括胚胎细胞和胚胎干细胞移植,以克隆出新的个体。体细胞克隆是指将体细胞核移植到卵细胞中,以克隆出新的个体。它包括同种体细胞克隆和异种体细胞克隆二个方面。这些不同类型的体细胞克隆动物,都属于无性繁殖的范畴,并在科学史上具有划时代的意义;在医学界,在当代,医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植技术的,但就科学技术而言,器官移植中额排斥反应仍是最为头疼的事。排斥反应的原因是组织不配型导致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供给“原版人”。作器官移植之用,则绝对没有排斥反应之虑,因为二者基因相配,组织也相配。但是,利用“克隆人”作为器官提供体合不合乎人道?是否合法?经济是否合算?还有待于验证。但是,克隆技术也同时给我们带来了很多弊端。它将减少遗传变异,通过克隆产生的个体具有同样地遗传基因,同样地疾病敏感性,一种疾病就可以毁灭整个克隆产生的群体。可以设想,如果一个国家的牛群都是同一个克隆产物,一种并不严重的病毒就可能毁灭全国的畜牧业。克隆技术的使用使人们倾向于大量繁殖现有种群中最有利用价值的个体,而不是按自然规律促进整个种群的优胜劣汰,从这个意义上说,克隆技术干扰了自然进化过程。如若这个技术应用于人体,将导致对后代遗传性状的人工控制。克隆技术引起争论的核心就是能否允许对发育初期的人类胚胎进行操作。这是很多伦理学家所不能接受的。而且,克隆技术是一种昂贵的技术,需要大量的金钱和生物专业人士额参与,失败率非常高。多莉就是277次实验唯一的成果。虽然现在发展出了更先进的技术,成功率也只能达到2-3%。
细胞生物学基因克隆技术的最新进展
细胞生物学基因克隆技术的最新进展细胞生物学基因克隆技术是一项重要的生物学研究领域,它可以帮助科学家们更好地理解基因的功能和调控机制。
近年来,随着科技的不断进步,基因克隆技术也取得了许多令人瞩目的突破。
本文将介绍细胞生物学基因克隆技术的最新进展。
一、CRISPR-Cas9技术的应用CRISPR-Cas9技术是目前最为热门的基因编辑技术之一。
它利用一种特殊的酶系统,即CRISPR-Cas9系统,可以精确地编辑细胞的基因序列。
通过引入CRISPR-Cas9系统,科学家们可以实现对基因组的精确编辑,包括基因的插入、删除和修复等操作。
这项技术的突破性在于其高效性和简便性,使得基因编辑变得更加容易和快速。
最近,科学家们在CRISPR-Cas9技术的基础上进行了一系列的改进和创新。
例如,他们发展出了基于CRISPR-Cas9的基因组范围编辑技术,可以同时编辑多个基因,从而实现更复杂的基因调控。
此外,科学家们还利用CRISPR-Cas9技术开展了基因组筛选研究,帮助我们更好地理解基因的功能和相互作用。
二、单细胞基因组测序技术的突破单细胞基因组测序技术是一种可以对单个细胞进行基因组测序的技术。
传统的基因组测序技术通常需要大量的细胞样本,而单细胞基因组测序技术可以在单个细胞水平上进行测序,从而可以更好地研究细胞的异质性和个体差异。
近年来,科学家们在单细胞基因组测序技术方面取得了一系列的突破。
他们发展出了一种新的测序方法,称为“单细胞全基因组测序”,可以对单个细胞的整个基因组进行测序。
这项技术的应用范围非常广泛,可以用于研究肿瘤细胞的异质性、发育过程中的细胞分化以及神经系统的发育等。
三、基因组编辑技术的发展除了CRISPR-Cas9技术外,还有许多其他的基因组编辑技术也取得了重要的进展。
例如,锌指核酸酶(ZFNs)和转录活化因子效应器核酸酶(TALENs)等技术可以实现对基因组的精确编辑。
这些技术在基因治疗和基因工程领域具有重要的应用前景。
基因克隆技术及其在基因工程中的应用
基因克隆技术及其在基因工程中的应用基因克隆技术是一项重要的生物学研究方法,它可以将生物体的DNA分子复制出来、扩增并在不同的载体中进行传递、存储和表达。
基因克隆技术在生物工程和基因治疗等领域中有着广泛的应用,本文将重点介绍这项技术的原理、过程和具体应用。
I. 基因克隆技术的原理和过程基因克隆技术主要包括DNA分子的分离、切割、连接、转移和检测等基本过程。
下面将分别介绍这些过程。
1. DNA分子的分离DNA分子的分离是基因克隆技术的第一步。
通常,我们需要从生物体的细胞或组织中,通过化学或物理手段将粗提或纯化出DNA样品。
2. DNA分子的切割切割DNA分子是基因克隆技术的关键步骤,其目的是将DNA分子切成特定的片段,并生成具有黏性末端的DNA分子,以便后续的连接。
DNA切割一般使用限制性内切酶,这些酶能够将DNA分子特定的序列切割成各种长度的片段。
切割后,黏性末端可以通过酶切修复、平端化和生化修饰等方式进行修复和处理。
3. DNA分子的连接DNA分子的连接是指将DNA片段和载体DNA块连接在一起,形成重组DNA 分子。
载体DNA块通常来源于大肠杆菌、酵母等,常用的载体包括质粒、噬菌体等。
将DNA片段和载体DNA块进行连接,需要使用DNA连接酶,通过黏性末端的互补配对,将DNA片段连接到载体DNA块上。
4. DNA分子的转移DNA分子的转移是将重组DNA分子导入到目标宿主细胞中的过程。
这通常使用电转化、热冲击或微注射等方法进行。
DNA分子进入宿主细胞后,通过复制过程,可以扩增DNA分子。
5. DNA分子的检测DNA分子的检测是对重组DNA分子进行鉴定和确认的过程。
目前常见的DNA检测方法包括PCR、DNA测序和Southern blot等技术。
通过对重组DNA分子进行检测,可以确定其是否达到预期效果。
II. 基因克隆技术在基因工程领域的应用基因克隆技术在基因工程领域中有着广泛的应用,下面将分别介绍基因工程中常用的几种基因克隆技术及其应用。
科学家在基因克隆研究中所面临的困难与挑战
科学家在基因克隆研究中所面临的困难与挑
战
基因克隆研究在科学界一直备受关注,并引起了公众广泛的关注。
从最初的克隆羊“多利”,到现在的大规模基因编辑及克隆技术的发展,科学界在这个领域获得了很多可喜的进展。
然而,在这个科学领域中,科学家们所面临的困难与挑战是不容忽视的。
首先,基因克隆研究的复杂性导致了实验的高昂成本及较低的成功率。
尤其是在大规模基因编辑及克隆技术中,一个小小的错误都可能导致失败。
比如说,在目前的基因编辑技术中,科学家们需要精确地设计指向性核酸分子,才能实现准确的碱基替换或修复。
不仅如此,这些分子必须经过严格的筛选及检测,以确保它们在体内的作用正常。
另外,基因克隆研究涉及到许多伦理问题。
虽然现在科学家们已经可以通过基因编辑技术,删除或加入人类基因,以达到治疗遗传疾病的目的。
但是,一旦将该技术滥用,就很有可能导致社会的伦理价值观扭曲及基因歧视等问题。
比如说,如果某些人利用这个技术改变自己或自己子孙的基因,将来可能会造成社会的不平等及种族歧视等问题。
此外,基因克隆研究在实践中还面临着不可预见的风险。
一旦基因编辑出现失误,可能导致不可挽回的后果,比如说导致某些基因的突变,从而引起遗传疾病。
此外,在基因编辑过程中,也有可能造成其他人类疾病及健康问题的意外发生。
因此,科学家在基因克隆研究中所面临的困难与挑战是多方面的。
这不仅需要科技的进步,更需要人类保持一种科学、理性的态度,同时也需要科学家们对自己的责任有着更加深刻的认识。
不可否认的是,基因克隆研究的前景是值得期待的,但是,我们也应该保持一种警惕的态度,避免技术滥用及可能出现的其他问题。
基因克隆及相关技术
基因克隆及相关技术随着生物科技的发展,基因克隆及相关技术成为了当今生物学领域的重要研究方向。
基因克隆是指通过人工手段将一个个体的基因复制并传递给另一个个体,从而获得具有相同基因组的新个体。
这项技术的应用广泛,包括基因工程、生物医学研究、农业生产等领域。
基因克隆的过程主要分为DNA提取、DNA复制和基因插入三个步骤。
首先,需要从原始个体中提取DNA。
这可以通过细胞裂解、蛋白酶处理和有机溶剂萃取等方法来实现。
其次,在DNA复制过程中,需要使用聚合酶链式反应(PCR)技术,将DNA扩增为足够数量。
最后,将扩增后的DNA片段插入到受体细胞中,使其具有与原始个体相同的基因组。
基因克隆技术的应用非常广泛。
在基因工程领域,基因克隆可以用于生产重组蛋白和制造基因药物。
通过将目标基因插入到细菌或酵母等微生物中,可以大量生产所需蛋白,如胰岛素、生长激素等。
此外,基因克隆还可以用于治疗遗传性疾病。
科学家们可以通过基因克隆将正常基因导入患者体内,修复受损的基因,从而达到治疗的效果。
在农业生产中,基因克隆技术也发挥着重要的作用。
通过克隆转基因植物,科学家们可以调整植物的基因组,使其具有抗虫、抗病、耐旱等特性。
这不仅能够提高农作物的产量和质量,还能够减少对农药和化肥的依赖,减少环境污染。
然而,基因克隆技术也存在一些争议和风险。
首先,基因克隆可能导致基因多样性的减少,从而降低生物的适应性和抗病能力。
其次,基因克隆可能引发道德和伦理问题。
例如,克隆人类可能导致人类基因组的重复,进而对人类社会和道德价值观产生影响。
为了解决这些问题,科学家们在基因克隆技术的研究中不断努力。
他们通过基因编辑技术,如CRISPR-Cas9系统,可以精确地修改基因组,实现对特定基因的修饰和调控。
这一技术的出现,为基因克隆技术的发展带来了新的可能性。
基因克隆及相关技术是当今生物学领域的重要研究方向。
通过基因克隆技术,科学家们可以复制和传递基因,从而实现特定功能的基因表达。
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新基因克隆技术进展文章来源: 2006-7-19 13:52:49新基因克隆技术进展国外医学分子生物学分册1999年第21卷第3期晋康新 李 晴综述 徐德胜审阅摘要 新基因克隆是当今生物学最热点的领域之一。
本文从技术原理、适应性及使用例证等方面,综述和评价了已有的及发展中的新基因克隆技术,包括克隆已有多肽分子的基因、同源家族基因克隆、功能性筛选、差异及减数筛选等,并着重介绍了RDA、EDS、RLCS等差异筛选技术。
关键词 新基因;克隆分子遗传学在理论上的重大突破,以及70年代后限制性内切酶的发现,质粒作为载体的应用,共同推动了DNA体外重组技术的发展,使分子的基因克隆成为可能。
迄今,这项技术已不断地发展完善,不仅能用来克隆已知分子的基因,而且成功克隆了一些未知分子,从而大大推动了分子水平的研究。
本文以阐述基本原理为主,介绍目前用于克隆新分子基因的方法及其应用等。
1 克隆已有多肽分子的基因在已获得纯净多肽分子的条件下,可采用多肽序列指导引物合成的方法,用PCR技术以靶细胞特异mRNA 为模板合成相应cDNA。
或者在拥有足量多肽的情况下,制备抗该多肽的抗体,并以此从表达性文库中筛选阳性克隆。
其基本原理阐述如下。
1.1 多肽氨基末端序列指导PCR引物合成法对高度纯化后的多肽分子作N-端氨基酸序列分析。
根据氨基酸序列反推出这部分相应的基因序列,并据此指导mRNA5′端的引物合成。
同ZAP等表达性载体构建的细菌表达性文库。
同时,依据mRNA3′端poly-A(多聚腺苷酸)序列指导合成poly-T(多聚胸腺苷酸)的3′端引物。
继而,用PCR技术从制备细胞的mRNA或直接从胞浆内溶物中合成出相应的cDNA。
依据设计引物时引入的酶切位点,将该cDNA克隆到可表达性载体中进行产物表达[1]。
这一方法较适用于难于获得足量多肽、并可用特殊技术得到微量纯品的分子。
1.2 多肽特异性抗体筛选表达性文库法该技术路线首先用拥有的多肽分子制备出特异性抗体(多克隆或单克隆抗体)。
依据抗原抗体特异结合反应,用标记了示踪物的抗体从相应表达性文库中筛出阳性克隆。
早先,这项技术多用λgtll,λZAP等表达性载体构建的细菌表达性文库。
将印有细菌裂解碎片的膜浸于含抗体的溶液中孵育,最后以放射自显影或组织化学得到阳性克隆。
这种细菌文库筛选法局限于免疫原性蛋白质的筛选。
后来,随着哺乳动物细胞表达性文库的建立,使本方法的应用推广到细胞内活性肽、表面抗原及受体分子的克隆。
2 克隆已知序列基因家族新成员哺乳动物细胞在进化过程中,产生出许多具有高度同源性的基因,称之为基因家族。
利用家族成员基因同源性很强的特点,可发现并得到新分子的基因。
2.1 同源探针筛选法用已知分子的高保守序列指导同源探针制备,以此探针从相应文库中筛选出阳性克隆。
为确保所得的新基因,还必须进一步通过核酸序列分析或其它手段鉴定[12]。
在缺乏全同源探针的情况下,可用其它种属的相关基因指导制备探针。
用这种部分同源探针来筛选与探针序列相关但不完全相同的基因。
该法往往需要摸索核酸杂交技术条件,以降低背景杂交干扰。
2.2 PCR放大建库法分别用已知基因的5′端和3′端的高保守序列指导合成PCR引物。
以此引物从靶细胞中PCR扩增出含引物序列的所有cDNA。
并将其建成3′到5′端都含已知基因同源序列的cDNA文库。
以此文库逐个进行酶谱分析。
在确认存在酶谱差异的情况下,进一步进行新基因鉴定[2]。
3 克隆已知生物活性的新分子(功能性筛选)基于真核细胞可使源于真核生物的基因表达出具有生物活性多肽的特点,用其所建的表达性文库可直接用于多肽生物活性的克隆筛选。
80年代中期发展起来的真核表达系统,首先是将由mRNA制备的cDNA克隆到穿梭质粒载体中,再转染特定型的靶细胞(多用cos细胞),使插入cDNA得到表达,建立表达文库。
然后,根据实验者的目的的及新分子的生物学特征,采用适当的方法从该文库中筛选分离出阳性细胞克隆。
因此,生物活性筛选法的选用。
主要依赖于所研究分子的生物活性特征。
例如:可用抗体筛选抗原;用底物筛选酶;用配体筛选受体等等。
现列出几个实例说明此类方法的多变性。
Aruffo和Seed提出一种方法来筛选细胞表面的抗原或其它小分子[3]。
用包被着抗体或配体的平皿筛选表达文库的细胞,可与平皿结合的细胞即为表达相应目的分子的阳性细胞,利用直接裂解法从这些细胞中回收质粒。
重复筛选两、三轮后,最终得到目的基因。
Yanasaki等用FACS分析成功地克隆了IL-6受体细胞克隆[4]。
这类方法均基于阳性克隆细胞的大量扩增及多轮筛选,故工作量较大。
Ward等提出免疫聚焦(immuno-focal)确定阳性细胞的方法[5]。
他采用酶联免疫显色筛选(enzyme-linked immuno-colourscreening)从表达性文库中直接筛出所需的细胞。
其作法为:使表达性文库细胞依次与第一抗体和β-半乳糖苷酶标记的第二抗体结合,再通过底物反应使阳性细胞着色,借助显微镜用毛细管取得单一阳性细胞。
经克隆扩增获得大量阳性细胞。
运用表达性文库活性筛选应具备:①全长cDNA,以便能进行活性表达及筛选;②所用载体要具有高表达特性;③高效转化方法。
目前引入的逆转录病毒载体转导系统大大提高了转化效率[6]。
如果所需基因能够改变细胞表型,又可进行选择或利用细胞培养筛选,这种方法就更为便利。
4 筛选细胞分化表达基因细胞在增殖、分化及对外界刺激反应过程中,可伴随某些特殊基因的表达。
利用细胞这一特性,通过比较细胞在不同状态及不同分化阶段基因表达的差异,来发现分化表达基因。
这是以反向生物学原理发现新分子的技术。
其主要方法介绍如下。
4.1 建立减数cDNA文库筛选分化表达基因[2]减数文库(subtracted cDNA library)只包括那些在实验组细胞中特异表达的基因。
传统建库方法是以差异筛选(differential screening)排除对照组与实验组细胞中相同的基因成份而建立减数文库。
将实验和对照组细胞的cDNA文库都用限制性内切酶切割成片段,并将对照组cDNA片段用S1核酸酶切平,然后以数种限制性内切酶将其切成很小的片段。
将实验组和对照组的cDNA片段混合,通过变性及再复性过程,使来自对照组小的cDNA片段与实验组中的长链cDNA杂交。
两库中相同的基因杂交形成带单链DNA的杂交体,那些只在实验组中存在的cDNA将只与其原始互补链杂交,并保存粘性末端。
将那些有粘性末端的杂交分子连接至噬菌体载体中,建成减数文库。
进一步从该文库中筛出实验组细胞中特异表达的基因。
差异杂交(differential hybridization)比较简单可靠,但只适用于样品表达mRNA较丰富、差别较大时;而减数杂交(subtractive hybridization)适用于表达量较稀少的mRNA时,但需要经验且成功率较低。
这种传统方法较费时费力,且对于高度复杂的人类基因组,减数杂交难于达到完全有效的杂交。
4.2 PCR放大差异分析差异展示PCR(differential display pCR,DDPCR)和差异显示分析(representational difference analysis,RDA)是两项基于PCR扩增原理展示两种细胞内基因差异的技术。
1992年,Liang等报道了DDPCR方法[7]。
基于随机引物放大原理,用PCR技术以对照组和实验组细胞的全部mRNA为模板合成cDNA。
通过两组细胞群cDNA的平行测序电泳,分析比较两组细胞的cDNA差异,进而从凝胶中分离出差异区带作进一步分析。
DDPCR较传统的建立减数文库再杂交筛选的方法更快速有效,但由于对细胞全体mRNA均作放大,工作针对性不够强,而且容易出现假阳性。
1993年Listsyn等报道的展示差异分析(RDA)法对克隆新基因的技术有了进一步改进[8]。
它保持了快速有效的特点,同时通过特异放大分化差异基因片段,解决了传统方法杂交不完全的弊病。
从实验组和对照组基因文库中酶切DNA片段,然后将实验组文库的DNA5末端连上设计的寡核苷酸链(adaptor)。
将实验组与过量的对照组DNA混合。
经变性再复性过程后,只有来自实验组的自我复性(selfreannealed)差异分子双链5′端均合修饰物。
通过补平所有双链3′端,采用相同寡核苷酸序列为引物,以PCR将双链的两端都含修饰物的差异分子以指数级放大,对照组与实验组同源的成分也可形成杂交分子,但只有单末端含修饰物,加上PCR循环中过量对照组DNA的竞争抑制作用,故杂交分子仅以线性放大。
最后通过电泳分析或将占优势的差异分子克隆至载体等方法获得新分子基因(图1)图1 RDA的操作步骤图解4.3 酶降解减数cDNA文库的建立Zeng等于1994年报道了一种新的建库方法,酶降解减数cDNA文库法(enzymatic degrading subtraction,EDS)[9]。
此法以PCR分别扩增实验组和对照组cDNA文库。
用Klenow外切酶由3′→5′方向部分切除实验组cDNA3′末端碱基,再以Klenow多聚酶由5′→3′方向将被外切酶切除的部分用硫代三磷酸脱氧核苷[dNTP-(S)]补平。
将经修饰的实验组cDNA和过量的未修饰的对照组cDNA混合,通过升温变性,降温复性过程形成杂交分子。
这时只有特异性存在于实验组的cDNA可以恢复变性前的完全修饰的同源杂交分子,而对照组中cDNA片段形成未修饰的同源杂交分子,那些在对照组与实验组之间形成异源杂交分子仅一端被硫代核苷酸修饰。
然后顺序用可降解未经硫代核苷酸保护的cDNA的外切酶Ⅲ和降解单链cDNA的外切酶Ⅶ消化,这样最终得到的只有双股DNA均由硫代核苷酸保护的片段。
再加入新的过量的对照组cDNA,重复上述酶降解循环过程,并结合PCR将特异性地存在于实验组中的cDNA片段放大。
4.4限制性标志cDNA扫描Hayashizaki等发明了一种叫做RLGS(restriction landmark genomic scanning)[10]的方法,在此基础上Suzuki等又发展了限制性标志cDNA扫描(restriction landmark cDNA scanning,RLCS)[11]的方法,其主要原理是用限制性内切酶处理cDNA,酶切位点用放射性标记,标记后的片段用高分辨率双向凝胶电泳分离,能同时定量地显示不同cDNA,从而展示表达基因的差异,然后进一步克隆差异基因(图2)。
优点是:①高速扫描能力,能同时扫描上千个内切酶标记;②能应用一系列电泳分析不同的标记;③因为直接标记内切酶位点,且不需要杂交过程,所以能应用于任何物种;④通过斑点可以区分单倍体及二倍体基因组DNA。