基因敲除动物模型与比较医学
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(1)一个经典的方法是回交降低背景的基因发挥作用的可能性；
(2)另一种方法是导入一个外源基因或直接导入蛋白，恢复丢失的功能，
如果突变动物表型转为正常，说明表型的改变与基因敲除有关; (3)另一种最简便的解决方法是避免同时使用背景不同的小鼠。
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存在的问题
如被敲除的是具有致命功能的基因，则小鼠将在
胚胎早期死亡，如发生致命的出血。
在长大的基因敲除小鼠体内，各基因功能往往组
成网络，互相交织，某些基因具有多种功能。 被敲除基因的功能可以被其他基因的功能代偿，
使其表型的改变模糊而难以分析。
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基因敲除动物模型可能会解决这两个难题。
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5. 免疫学中的应用 近年来，随着基因敲除动物模型的出现，在免疫 学方面出现了几十种免疫分子基因敲除的动物模型， 将免疫学研究，特别是免疫耐受的研究推到一个新的
阶段。
MHC I和II类抗原基因敲除后，小鼠缺乏CD4+、 CD8+型T细胞。
RAG重组酶基因敲除后，出现免疫球蛋白重排障碍。
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基因捕获法的基本原理图
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第四节
基因敲除动物技术在比较医学研究中的应用
1. 遗传病中的应用
2. 心血管病中的应用
3. 肿瘤病等中的应用 4. 人类器官移植中的应用 5. 免疫学中的应用
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1. 遗传病中的应用
糖尿病、高血压病、肥胖等多基因遗传病是由于遗传因素 和环境因素共同作用的结果。我们对它们的认识还处于一种朦 胧状态。 一、可以在活体内分析单个候选基因的作用，也就是将复杂的 问题分解开来，分别对单一因素进行分析。
样可以达到基因敲除的目的。
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基因敲除定义
中文名称：基因敲除
英文名称：gene knock-out; gene knockout
定义：将细胞基因组中某基因去除或使基因失去活性的
技术。去除原核生物细胞、真核生物的生殖细胞、体细
胞或干细胞基因组中的基因等。广义的基因敲除包括某 个或某些基因的完全敲除、部分敲除、基因调控序列的 敲除基因用以观察生物或细胞的表型变化，是研究基因
大连医科大学 实验动物中心 比较医学教研室
第四章 生物高新技术在比较医学研究中的应用
王爱国
86110171；普通楼 225室 wangaiguotl@hotmail.com
主要内容
第一部分 第二部分
转基因、基因敲除动物技术与比较医学 克隆动物技术与wk.baidu.com较医学
第三部分
胚胎工程技术与比较医学
Page 2
Page 19
3. 肿瘤病等中的应用
敲除癌基因或抑癌基因，并施加外部刺激， 观察肿瘤的发生发展，将更加深入的研究癌基因 或抑癌基因的功能。
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4. 人类器官移植中的应用
问题： 一、器官来源。目前器官来源主要是尸体，受到时间和运输条 件的限制，在有些地方还涉及宗教的问题。 二、器官移植的排斥反应，目前要找到与受体血清型完全匹配 的器官可能性很小，临床上只能靠药物来抑制排斥反应。
第一部分
转基因、基因敲除动物技术与比较医学
第一节 第二节 第三节 第四节
转基因动物技术 转基因动物技术在比较医学研究中的应用 基因敲除动物技术 基因敲除动物技术在比较医学研究中的应用
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第三节
基因敲除动物技术
2007诺贝尔生理学医学奖获得者
英国人马丁· 埃文斯、美国人马里奥· 卡佩基和奥利弗· 史 密斯（从左至右），因为他们在改造活体内特定基因的“基 因靶向”技术等方面做出的奠基性贡献，而共同获此殊荣。
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未来发展方向
1. 增加打靶效率； 2. 进一步发展可诱导型的组织特异性打靶体系；
3. 选择不同的靶基因，从疾病模型的建立到基因治疗，
从药物生产到改良动植物的品种方面进行实践； 4. 在时间、范围、程度方面对基因敲除进行控制，
对系统内的多个基因进行深入的研究；
5. 如何消除背景的混淆效应:
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基因敲除概述
基因敲除是自80年代末以来发展起来的一种新型 分子生物学技术，是通过一定的途径使机体特定的基
因失活或缺失的技术。通常意义上的基因敲除主要是
应用DNA同源重组原理，用设计的同源片段替代靶基 因片段，从而达到基因敲除的目的。随着基因敲除技 术的发展，除了同源重组外，新的原理和技术也逐渐 被应用，比较成功的有基因插入突变和RNAi，它们同
内源目标基因组中从而得以使目标基因缺失。 ｄ．用选择性培养基筛选已击中的细胞 ｅ．通过观察嵌和体小鼠的生物学形状的变化进而了解目的基 因变化前后对小鼠的生物学形状的改变，达到研究目的基因
的目的。在嵌和体小鼠之间交配产生纯合性基因敲除小鼠。
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Mansur的正负选择系统
Page 8
基因同源重组法敲除靶基因的基本步骤
Page 9
由嵌合体得到基因敲除的纯合体小鼠
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条件性基因敲除法：利用Cre／LoxP或FLP/FRT实现靶基因的切除
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条件性基因敲除的基因重组及切除步骤
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四环素诱导的基因敲除过程示例图
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需要敲除的靶基因转录翻译出活性蛋白
二、可以在活体内对多个候选基因以及环境因素的相互作用进 行综合分析，也就是把多种因素集中于同一个体进行综合分析。
这两点是其他任何研究体系都做不到的。
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2. 心血管病中的应用
敲除小鼠LDL（低密度脂蛋白）接受器基因，这
种基因的缺乏，导致人在临床上早期易患心脏病，
血浆中LDL和胆固醇的浓度增高，当基因敲除小鼠饲 喂与人营养水平相似时，引起与人临床相似的症状。
敲除以及成段基因组序列的敲除。常用同源重组的方法。 功能的重要手段。
Page 6
培育基因靶向性敲除小鼠的主要步骤
ａ．ES细胞的获得 ｂ．基因载体构建 ｃ．将基因打靶载体通过一定的方式(常用电穿孔法)导入同源 的胚胎干细胞(ES cell)中，使外源DNA与胚胎干细胞基因组
中相应部分发生同源重组，将打靶载体中的DNA序列整合到
(2)另一种方法是导入一个外源基因或直接导入蛋白，恢复丢失的功能，
如果突变动物表型转为正常，说明表型的改变与基因敲除有关; (3)另一种最简便的解决方法是避免同时使用背景不同的小鼠。
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存在的问题
如被敲除的是具有致命功能的基因，则小鼠将在
胚胎早期死亡，如发生致命的出血。
在长大的基因敲除小鼠体内，各基因功能往往组
成网络，互相交织，某些基因具有多种功能。 被敲除基因的功能可以被其他基因的功能代偿，
使其表型的改变模糊而难以分析。
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基因敲除动物模型可能会解决这两个难题。
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5. 免疫学中的应用 近年来，随着基因敲除动物模型的出现，在免疫 学方面出现了几十种免疫分子基因敲除的动物模型， 将免疫学研究，特别是免疫耐受的研究推到一个新的
阶段。
MHC I和II类抗原基因敲除后，小鼠缺乏CD4+、 CD8+型T细胞。
RAG重组酶基因敲除后，出现免疫球蛋白重排障碍。
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基因捕获法的基本原理图
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第四节
基因敲除动物技术在比较医学研究中的应用
1. 遗传病中的应用
2. 心血管病中的应用
3. 肿瘤病等中的应用 4. 人类器官移植中的应用 5. 免疫学中的应用
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1. 遗传病中的应用
糖尿病、高血压病、肥胖等多基因遗传病是由于遗传因素 和环境因素共同作用的结果。我们对它们的认识还处于一种朦 胧状态。 一、可以在活体内分析单个候选基因的作用，也就是将复杂的 问题分解开来，分别对单一因素进行分析。
样可以达到基因敲除的目的。
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基因敲除定义
中文名称：基因敲除
英文名称：gene knock-out; gene knockout
定义：将细胞基因组中某基因去除或使基因失去活性的
技术。去除原核生物细胞、真核生物的生殖细胞、体细
胞或干细胞基因组中的基因等。广义的基因敲除包括某 个或某些基因的完全敲除、部分敲除、基因调控序列的 敲除基因用以观察生物或细胞的表型变化，是研究基因
大连医科大学 实验动物中心 比较医学教研室
第四章 生物高新技术在比较医学研究中的应用
王爱国
86110171；普通楼 225室 wangaiguotl@hotmail.com
主要内容
第一部分 第二部分
转基因、基因敲除动物技术与比较医学 克隆动物技术与wk.baidu.com较医学
第三部分
胚胎工程技术与比较医学
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3. 肿瘤病等中的应用
敲除癌基因或抑癌基因，并施加外部刺激， 观察肿瘤的发生发展，将更加深入的研究癌基因 或抑癌基因的功能。
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4. 人类器官移植中的应用
问题： 一、器官来源。目前器官来源主要是尸体，受到时间和运输条 件的限制，在有些地方还涉及宗教的问题。 二、器官移植的排斥反应，目前要找到与受体血清型完全匹配 的器官可能性很小，临床上只能靠药物来抑制排斥反应。
第一部分
转基因、基因敲除动物技术与比较医学
第一节 第二节 第三节 第四节
转基因动物技术 转基因动物技术在比较医学研究中的应用 基因敲除动物技术 基因敲除动物技术在比较医学研究中的应用
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第三节
基因敲除动物技术
2007诺贝尔生理学医学奖获得者
英国人马丁· 埃文斯、美国人马里奥· 卡佩基和奥利弗· 史 密斯（从左至右），因为他们在改造活体内特定基因的“基 因靶向”技术等方面做出的奠基性贡献，而共同获此殊荣。
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未来发展方向
1. 增加打靶效率； 2. 进一步发展可诱导型的组织特异性打靶体系；
3. 选择不同的靶基因，从疾病模型的建立到基因治疗，
从药物生产到改良动植物的品种方面进行实践； 4. 在时间、范围、程度方面对基因敲除进行控制，
对系统内的多个基因进行深入的研究；
5. 如何消除背景的混淆效应:
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基因敲除概述
基因敲除是自80年代末以来发展起来的一种新型 分子生物学技术，是通过一定的途径使机体特定的基
因失活或缺失的技术。通常意义上的基因敲除主要是
应用DNA同源重组原理，用设计的同源片段替代靶基 因片段，从而达到基因敲除的目的。随着基因敲除技 术的发展，除了同源重组外，新的原理和技术也逐渐 被应用，比较成功的有基因插入突变和RNAi，它们同
内源目标基因组中从而得以使目标基因缺失。 ｄ．用选择性培养基筛选已击中的细胞 ｅ．通过观察嵌和体小鼠的生物学形状的变化进而了解目的基 因变化前后对小鼠的生物学形状的改变，达到研究目的基因
的目的。在嵌和体小鼠之间交配产生纯合性基因敲除小鼠。
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Mansur的正负选择系统
Page 8
基因同源重组法敲除靶基因的基本步骤
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由嵌合体得到基因敲除的纯合体小鼠
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条件性基因敲除法：利用Cre／LoxP或FLP/FRT实现靶基因的切除
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条件性基因敲除的基因重组及切除步骤
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四环素诱导的基因敲除过程示例图
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需要敲除的靶基因转录翻译出活性蛋白
二、可以在活体内对多个候选基因以及环境因素的相互作用进 行综合分析，也就是把多种因素集中于同一个体进行综合分析。
这两点是其他任何研究体系都做不到的。
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2. 心血管病中的应用
敲除小鼠LDL（低密度脂蛋白）接受器基因，这
种基因的缺乏，导致人在临床上早期易患心脏病，
血浆中LDL和胆固醇的浓度增高，当基因敲除小鼠饲 喂与人营养水平相似时，引起与人临床相似的症状。
敲除以及成段基因组序列的敲除。常用同源重组的方法。 功能的重要手段。
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培育基因靶向性敲除小鼠的主要步骤
ａ．ES细胞的获得 ｂ．基因载体构建 ｃ．将基因打靶载体通过一定的方式(常用电穿孔法)导入同源 的胚胎干细胞(ES cell)中，使外源DNA与胚胎干细胞基因组
中相应部分发生同源重组，将打靶载体中的DNA序列整合到