在過去的幾千年裡,透過與一些具有某些適應特性的動物的
,綿羊的外在特徵及其主要的一些
都已經慢慢地改變了。結果導致了現在的綿羊就象一座移動的蛋白質工廠,它們可以在艱難的環境中存活,而且還能產出大量的奶、肉以及羊毛。雖然我們的祖先成功地做出了這些重要的改變,但是
這種方式卻受到了限制,因為能滿足人們需求的綿羊數量是有限的。在過去的十五年裡發展起來的
,已經開
成功解決了這個問題。
已給廣泛應用於
。這是因為該技術比較簡單,只需要將裸露的DNA——並不需要蛋白質來輔助——注射進受精卵。人體內編碼一些有用蛋白質的基因,例如α1-抗
(該酶在失調性家族性氣腫的人群中發生了突變)就已經用這種方法被插入到綿羊的
中,產生的轉基因羊在它們的乳汁中可以表達出這種酶。雖然
可以容易地產生,但是該技術也有侷限性。因為注射入的DNA是隨機地整合進綿羊的
的。外源DNA經常不能整合進合適的位點,導致不能在預期的組織中表達或者是表達的水平不合適。還有就是應用這項技術並不能特異性地改變綿羊內源的基因。
相反地,十幾年來,研究人員已經在實驗室裡能夠對
的內源基因進行修飾。這類基因操作能成為可能是由於可以從
的胚胎中分離出
(ES)。在培養的ES細胞中,可以產生特異突變,成對特定的基因序列進行改造;很少的那些滿足基因變化要求的突變體可以被選出來。這些經過修飾的細胞保留了發育的潛能,一旦植入到一個發育中的胚胎中,就能夠分化到各個組織中,包括性細胞(卵子和精子)。因此,這種從培養的細胞中選出的變化可以得到貯藏而不丟失。
在
中,ES細胞為實驗設想和生物體器官之間提供了必要的聯絡。應用這一系統來產生突變的特中已經得到了廣泛的開發。幾十年來,研究人員已經搜尋了包括
,但是沒有一個能透過這個嚴格的檢驗——即能分化進入到性細胞中。
能夠象在小鼠中那樣對
進入基因操作
希望漸漸地小了。直到幾年前,對家畜物種的克隆又重新點燃了它。這一技術後來發展成採用從培養的成體細胞中獲取
,它滿足了從有別於小鼠的其它物種中分離難以得到的ES細胞的要求,是一種非常有效、透過培養瓶對家畜進行轉基因操作技術。但是,屹今為止,透過
得的基因上的改變都能夠用傳統的
得到,還沒有一個人能夠透過克隆的方法對內源基因進行特異性地改造。
McCreath等的成功部分地依賴於其成功的戰略。設計的這一戰略可以克服一些在
-經選擇用於克隆的細胞-而非ES細胞中進行基因定向的已經存在的問題。例如,他們選擇COLA1基因的位置作為被改造,或者是被定向的內源序列,因為這個基因在
中能大量表達。他們已經注意到在
中定向的效率要遠遠低於小鼠ES細胞中的5-20%(這一百分比是指有用的整合事件對隨機整合的比例)。COLIA1的高表達使得McCreath等可以利用“
陷阱”策略。與以前企圖在ES細胞中對基因進行定向相似。這樣可以提高他們檢測到發生在COLIA1位置的定向事件的可能性。
在一組實驗中,這些研究人員將一個neo元件插入到綿羊成纖維細胞的COLIA1基因的下游。該元件是一串DNA序列,可以編碼一種蛋白,使得培養的細胞得以在有G418藥物的
中生存。另一組實驗中,靶序列在neo元件的下游也包括一個外源基因。這一外源基因編碼人的α1-抗
和一段開關序列,該開關序列控制這一基因僅在母羊的乳腺中表達。用這兩個載體的定向效率與用ES細胞所獲得的效率相似。
在體外,成纖維細胞不能長時間繁殖,而且能很快導致
。這意味著研究人員必須迅速地得到並且驗證定向的克隆。因此,他們在成纖維細胞的早期就轉染目標載體,透過它們在G418內的存活能力鑑定出目的細胞,然後再用分子技術鑑定(即總是有用的多聚酶
)。
下一步就是將轉染後的成纖維細胞與去除了
的
進行融合,讓這個
發育成一個胚胎——發展成為克隆的方法。應用這一策略,研究者們在綿羊中建立了兩類目標位置。高應用編碼α1-抗
的目標序列時,在綿羊的乳汁中發現了大量表達的這種蛋白。因此,COLIA1位點對於有效存放特異於乳腺中表達的外源基因來說可能是一個好位置。
這一技術為在幾類哺乳動物中產生特異的
提供了一條途徑。但是,好機會並不僅僅是在外源基因的理想定位。由於兩個物種間的差異,幾個人類疾病的小鼠模型,例如囊性纖維變性,並不是精確的。在農業中,不想要的基因可以被剔除,例如PrP,這個基因的剔除將產生對
症有抵抗性的綿羊。我們已經處於一個哺乳動物基因技術
的黎明時分。
在過去的幾千年裡,透過與一些具有某些適應特性的動物的
,綿羊的外在特徵及其主要的一些
都已經慢慢地改變了。結果導致了現在的綿羊就象一座移動的蛋白質工廠,它們可以在艱難的環境中存活,而且還能產出大量的奶、肉以及羊毛。雖然我們的祖先成功地做出了這些重要的改變,但是
這種方式卻受到了限制,因為能滿足人們需求的綿羊數量是有限的。在過去的十五年裡發展起來的
,已經開
成功解決了這個問題。
已給廣泛應用於
。這是因為該技術比較簡單,只需要將裸露的DNA——並不需要蛋白質來輔助——注射進受精卵。人體內編碼一些有用蛋白質的基因,例如α1-抗
(該酶在失調性家族性氣腫的人群中發生了突變)就已經用這種方法被插入到綿羊的
中,產生的轉基因羊在它們的乳汁中可以表達出這種酶。雖然
可以容易地產生,但是該技術也有侷限性。因為注射入的DNA是隨機地整合進綿羊的
的。外源DNA經常不能整合進合適的位點,導致不能在預期的組織中表達或者是表達的水平不合適。還有就是應用這項技術並不能特異性地改變綿羊內源的基因。
相反地,十幾年來,研究人員已經在實驗室裡能夠對
的內源基因進行修飾。這類基因操作能成為可能是由於可以從
的胚胎中分離出
(ES)。在培養的ES細胞中,可以產生特異突變,成對特定的基因序列進行改造;很少的那些滿足基因變化要求的突變體可以被選出來。這些經過修飾的細胞保留了發育的潛能,一旦植入到一個發育中的胚胎中,就能夠分化到各個組織中,包括性細胞(卵子和精子)。因此,這種從培養的細胞中選出的變化可以得到貯藏而不丟失。
在
中,ES細胞為實驗設想和生物體器官之間提供了必要的聯絡。應用這一系統來產生突變的特中已經得到了廣泛的開發。幾十年來,研究人員已經搜尋了包括
,但是沒有一個能透過這個嚴格的檢驗——即能分化進入到性細胞中。
能夠象在小鼠中那樣對
進入基因操作
希望漸漸地小了。直到幾年前,對家畜物種的克隆又重新點燃了它。這一技術後來發展成採用從培養的成體細胞中獲取
,它滿足了從有別於小鼠的其它物種中分離難以得到的ES細胞的要求,是一種非常有效、透過培養瓶對家畜進行轉基因操作技術。但是,屹今為止,透過
得的基因上的改變都能夠用傳統的
得到,還沒有一個人能夠透過克隆的方法對內源基因進行特異性地改造。
McCreath等的成功部分地依賴於其成功的戰略。設計的這一戰略可以克服一些在
-經選擇用於克隆的細胞-而非ES細胞中進行基因定向的已經存在的問題。例如,他們選擇COLA1基因的位置作為被改造,或者是被定向的內源序列,因為這個基因在
中能大量表達。他們已經注意到在
中定向的效率要遠遠低於小鼠ES細胞中的5-20%(這一百分比是指有用的整合事件對隨機整合的比例)。COLIA1的高表達使得McCreath等可以利用“
陷阱”策略。與以前企圖在ES細胞中對基因進行定向相似。這樣可以提高他們檢測到發生在COLIA1位置的定向事件的可能性。
在一組實驗中,這些研究人員將一個neo元件插入到綿羊成纖維細胞的COLIA1基因的下游。該元件是一串DNA序列,可以編碼一種蛋白,使得培養的細胞得以在有G418藥物的
中生存。另一組實驗中,靶序列在neo元件的下游也包括一個外源基因。這一外源基因編碼人的α1-抗
和一段開關序列,該開關序列控制這一基因僅在母羊的乳腺中表達。用這兩個載體的定向效率與用ES細胞所獲得的效率相似。
在體外,成纖維細胞不能長時間繁殖,而且能很快導致
。這意味著研究人員必須迅速地得到並且驗證定向的克隆。因此,他們在成纖維細胞的早期就轉染目標載體,透過它們在G418內的存活能力鑑定出目的細胞,然後再用分子技術鑑定(即總是有用的多聚酶
)。
下一步就是將轉染後的成纖維細胞與去除了
的
進行融合,讓這個
發育成一個胚胎——發展成為克隆的方法。應用這一策略,研究者們在綿羊中建立了兩類目標位置。高應用編碼α1-抗
的目標序列時,在綿羊的乳汁中發現了大量表達的這種蛋白。因此,COLIA1位點對於有效存放特異於乳腺中表達的外源基因來說可能是一個好位置。
這一技術為在幾類哺乳動物中產生特異的
提供了一條途徑。但是,好機會並不僅僅是在外源基因的理想定位。由於兩個物種間的差異,幾個人類疾病的小鼠模型,例如囊性纖維變性,並不是精確的。在農業中,不想要的基因可以被剔除,例如PrP,這個基因的剔除將產生對
症有抵抗性的綿羊。我們已經處於一個哺乳動物基因技術
的黎明時分。