基因靶向

基因打靶（也称为基于同源重组的替换策略）是一种利用同源重组来修改内源基因的遗传技术。该方法可用于删除一个基因，去除一个外显子，增加一个基因，以及修改个别碱基对（引入点突变）。

基因靶向的过程提供了一种改变特定基因的方法，以便更好地确定其生物作用。基因靶向可以是永 久性的或有条件的。例如，条件可以是生物体发育/生命过程中的特定时间或对特定组织的限制。基因靶向需要为每个感兴趣的基因创建一个特定的载体。

一般来说，含有部分目标基因、报告基因和（显性）可选择标记的DNA被组装在细菌中。

基因定位的方法是为几种模式生物建立的，并可能因使用的物种而有所不同。为了在小鼠中定位基因，将DNA插入培养中的小鼠胚胎干细胞中。带有插入物的细胞可以通过胚胎注射为小鼠的组织作出贡献。最后，培育出具有构成生殖器官的改良细胞的嵌合型小鼠。在这一步之后，小鼠的整个身体都是基于选定的胚胎干细胞。

为了确定苔藓中的基因，将DNA与新鲜分离的原生质体和聚乙二醇一起孵化。由于苔藓是单倍体生物，苔藓丝（原生质体）可以通过抗生素处理或PCR直接筛选出目标。在植物中是独 一 无 二的，这种反向遗传学程序与酵母的效率一样高。基因靶向已成功应用于牛、羊、猪和许多真菌。

通过使用工程化的内切酶，如锌指核酸酶、工程化的归巢内切酶和工程化的基于TAL效应器的核酸酶，可以大 大增加基因定向的频率。这种方法已被应用于包括黑腹果蝇、烟草、玉米、人类细胞、小鼠和大鼠等物种。

基因诱捕是基于随机插入的卡带，而基因定向则是操纵一个特定的基因。卡带可以用于许多不同的事情，而基因靶向卡带的侧翼同源区则需要为每个基因进行调整。这使得基因诱捕比基因靶向更容易适用于大规模项目。另一方面，基因靶向可用于转录率低的基因，这些基因在诱捕筛选中不会被发现。诱捕的概率随着内含子的大小而增加，而对于基因靶向，小基因同样容易被改变。

基因靶向已被广泛用于研究人类的遗传疾病，通过去除（敲除）或添加（敲入）感兴趣的特定突变。以前用于设计大鼠细胞模型，基因靶向技术的进步使新一轮的同源人类疾病模型成为可能。

这些模型是研究人员可用的最精确的体外模型，有助于开发个性化的药物和诊断方法，特别是在肿瘤学方面。

马里奥-卡佩奇（Mario R. Capecchi）、马丁-埃文斯（Martin J. Evans）和奥利弗-斯密茨（Oliver Smithies）因其在生理学或医学奖中利用胚胎干细胞在小鼠中引入特定遗传修饰或基因靶向原理的工作而获得了2007年诺贝尔奖。