استهداف الجين
عملية استهداف الجينات (بالإنجليزية : Gene targeting) (أيضاً، إستراتيجية إبدالية تعتمد على إعادة التركيب المتجانس) عبارة عن آليةوراثية تقوم باستخدام إعادة التركيب التجانسي وذلك من أجل تغيير الجينات داخلية المنشأ. ويمكن استخدام أسلوب ما من هذه الطريقة لحذف جين ما أو لإزالة إيكسون أو لإضافة جين أو لاستحداث طفرات النقطة "طفرات تأشيرية". وعملية استهداف الجينات يمكن أن تكون دائمة أو مشروطة. ويمكن أن تتمثل هذه الظروف أو الشروط في وقت معين أثناء النمو/ حياة الكائن الحي أو الإقتصار على نسيج معين على سبيل المثال. وتتطلب عملية استهداف الجينات خلق أو تكوين أو إنشاء ناقل محدد لكل جين ذو أهمية. ومع ذلك يمكن استخدامها لأي جين بغض النظر عن النشاط الاستنساخي أو الحجم الجيني.
الطرائق المُتّبعة
تمّ تأسيس طرق استهداف الجينات ووضعها للعديد من الكائنات النموذجية ويمكن لها أن تختلف تبعاً للأنواع المستخدمة. وبشكل عام فإن الإجراء البنائي المستهدف للحمض النووي قد تم إنتاجه في البكتيريا. وعادة ما تحتوي هذه العملية على استهداف جزء من الجين وهو الجين المراسل (بالإنجليزية : reporter gene) وعلى مؤشر أو علامة إختيارية "سائدة".
ومن أجل استهداف الجينات في الفئران, فإن هذا البناء سوف يتم إدراجه إلى داخل الخلايا الجينية الجذعية للفأر في مزرعة خلوية. وبعد أن يتم تحديد الخلايا التي تحتوي على التركيب أو الإدراج الصحيح، فإنه يمكن استخدامها للمساهمة في أنسجة فأر معين وذلك عن طريق الجقن الجنيني. وأخيراً، يتم إختيار الفئران الكميرية والتي تكون فيها الخلايا المعدلة الأعضاء التناسلية خاصة لتربيتها ولتكاثرها. وبعد هذه الخطوة, فإن الجسم الكامل لهذا الفأر يكون معتمداً على الخلية الجذعية الجنينية التي قد تم إختيارها مسبقاً.
ومن أجل استهداف في طحلب معين, فإن هذا البناء تم تحضينه مع بروتوبلاستات "جبلات مجردة" معزولة حديثا وأيضا مع البولي إيثيلين جلايكول. ولأن الحزازيات هي كائنات أحادية المجموعه الصبغية [٢]، فإن إعادة إنتاج الخيوط الحزازية "يطلق عليها البروتونيما" يمكن أن تعرض أو تفز مباشرة من أجل استهداف الجينات إما عن طريق معالجتها بالمضادات الحيوية أو تفاعل البوليميراز المتسلسل. وما يعتبر فريد من نوعه ما بين النباتات, هذه العملية أو الإجراء لعلم الوراثة الإنعكاسي كما هو الحال في الخميرة.[٣] وعن طريق استخدام بعض الإجراءات المعدلة, فإن عملية استهداف الجينات قد تم تطبيقها بنجاح أيضا في حالة الماشية والأغنام والخنازير والعديد من الفطريات. ويمكن تعزيز عملية تواتر أو تكرار استهداف الجينات بشكل ملحوظ من خلال استخدام إنزيمات الإندونيكلياز المهندسة وراثيا مثل إنزيم إصبع الزنك نيوكلياز [٤], وإنزيمات الإندونيكلياز المهندسة الموجهة [٥]، وأيضاً النيوكلياز المعتمد أو القائم على المؤثرات "TAL" المهندسة وراثياً [٦] وحتى الآن, فإنه قد تم تطبيق هذا الأسلوب على عدد من الأنواع بما في ذلك الدروسوفيلا ميلانوجاستير [٤]، التبغ [٧][٨]، الذرة [٩]، الخلايا البشرية [١٠]، الفئران [١١] وأيضاً الجرذان.[١١]
مقارنة مع إصطياد الجينات
تستند إصطياد الجينات على إدراجات عشوائية من شريط وذلك عندما يتم استهداف جين محدد. ويمكن استخدام الشرائط لأغراض مختلفة كثيرة في حين أن المناطق المرافقة المماثلة لشرائط استهداف الجينات تكون بحاجة إلى أن تتكيف في حالة كل جين وهذا ما يجعل محاصرة أو تعويض الجينات أكثر تقبلا واستعدادا للمشاريع واسعة النطاق عن عملية الاستهداف. من ناحية أخرى, فإنه يمكن استخدام استهداف الجينات للجينات ذات معدلات النسخ القليلة والتي لا يتم اكتشافها في شاشة الحصار أو الفخ.أيضا فإن إحتمال المحاصرة أو التعويض يزداد مع حجم الإنترون. وبالنسبة لاستهداف الجينات, فإن هذه الجينات المضغوطة أو المدمجة ليست سوى تغيير سهل الحدوث.
التطبيقات
عملية الاستهداف للجينات قد تم استخدامها على نطاق واسع من أجل دراسة الأمراض الوراثية البشرية وذلك بإزالة أو بإضافة طفرات محددة ذات أهمية لمجموعه متنوعه من النماذج حيث تم استخدام هذه العملية مسبقاً من أجل هندسة نماذج خلايا الفئران. والتقدم في تقنيةاستهداف الجينات يعمل على تمكين خلق موجة جديدة من نماذج الأمراض البشرية الأيزوجينية. وهذه النماذج تعتبر الأكثر دقة في المختبرات الموجودة في متناول الباحثين حتى الآن كما انها تعمل على تسهيل تطوير عقاقير جديدة مخصصة وأيضاً عملية التشخيص لاسيما في مجال السرطان.[١٢]
جائزة نوبل 2007
ماريو كابيتشي ومارتن إيفانز وأوليفر سميث قد تم الإعلان عنهم كالفائزين بجائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب عام 2007 وذلك لعملهم على "المبادئ لتقديم تعديلات أو تحورات جين معين في الفئران وذلك باستخدام الخلايا الجذعية الجنينية" أو استهداف الجينات.[١٣]
أنظر أيضاً
- اصطياد الجينات(تقنية خروج الجين العشوائي)
- Mus musculus (فأر المنازل، وهو كائن نموذجي شائع)
- "physcomitrella patens" (هو النبات الوحيد الذي يتوافر ويتاح فيه استهداف الجينات، اعتبارا من عام 1998 [١٤]) - المستقبلات الشبيهة بالأرقام أو الحصيلة (مثال لجين مستهدف للتحليل)
المراجع
- ^ Egener, T.; Granado, J.; Guitton, M. C.; Hohe, A.; Holtorf, H.; Lucht, J. M.; Rensing, S. A.; Schlink, K. et al. (2002). "High frequency of phenotypic deviations in Physcomitrella patens plants transformed with a gene-disruption library.".BMC Plant Biology 2: 6.doi:10.1186/1471-2229-2-6.PMC117800.PMID12123528.edit
- ^ Ralf Reski (1998):Development,genetics and molecular biology of mosses. Botanica Acta 111, 1-15
- ^ Ralf Reski(1998):Physcomitrella and Arabidopsis: the David and Goliath of reverse genetics. Trends Plant in Science 3, 209-210.1
- ^ أ ب a b Bibikova, M.; Beumer, K.; Trautman, J.; Carroll, D. (2003). "Enhancing Gene Targeting with Designed Zinc Finger Nucleases". Science 300 (5620): 764.doi:10.1126/science.1079512.PMID12730594. edit
- ^ Grizot, S.; Smith, J.; Daboussi, F.; Prieto, J.; Redondo, P.; Merino, N.; Villate, M.; Thomas, S. et al. (2009). "Efficient targeting of a SCID gene by an engineered single-chain homing endonuclease". Nucleic Acids Research 37 (16): 5405.doi:10.1093/nar/gkp548.PMC2760784.PMID19584299. edit
- ^ Miller, J. C.; Tan, S.; Qiao, G.; Barlow, K. A.; Wang, J.; Xia, D. F.; Meng, X.; Paschon, D. E. et al. (2010). "A TALE nuclease architecture for efficient genome editing". Nature Biotechnology 29 (2): 143.doi:10.1038/nbt.1755.PMID21179091. edit
- ^ Cai, C. Q.; Doyon, Y.; Ainley, W. M.; Miller, J. C.; Dekelver, R. C.; Moehle, E. A.; Rock, J. M.; Lee, Y. L. et al. (2008). "Targeted transgene integration in plant cells using designed zinc finger nucleases". Plant Molecular Biology 69 (6): 699. doi:10.1007/s11103-008-9449-7.PMID19112554. edit
- ^ Townsend, J. A.; Wright, D. A.; Winfrey, R. J.; Fu, F.; Maeder, M. L.; Joung, J. K.; Voytas, D. F. (2009)."High-frequency modification of plant genes using engineered zinc-finger nucleases". Nature 459 (7245): 442.doi:10.1038/nature07845.PMC2743854.PMID19404258. edit
- ^ Shukla, V. K.; Doyon, Y.; Miller, J. C.; Dekelver, R. C.; Moehle, E. A.; Worden, S. E.; Mitchell, J. C.; Arnold, N. L. et al. (2009). "Precise genome modification in the crop species Zea mays using zinc-finger nucleases". Nature 459 (7245): 437. doi:10.1038/nature07992.PMID19404259. edit
- ^ Urnov, F. D.; Miller, J. C.; Lee, Y. L.; Beausejour, C. M.; Rock, J. M.; Augustus, S.; Jamieson, A. C.; Porteus, M. H. et al. (2005). "Highly efficient endogenous human gene correction using designed zinc-finger nucleases". Nature 435 (7042): 646.doi:10.1038/nature03556.PMID15806097. edit
- ^ أ ب a b Cui, X.; Ji, D.; Fisher, D. A.; Wu, Y.; Briner, D. M.; Weinstein, E. J. (2010). "Targeted integration in rat and mouse embryos with zinc-finger nucleases". Nature Biotechnology 29 (1): 64. doi:10.1038/nbt.1731. PMID21151125. edit
- ^ A Panel of Isogenic Human Cancer Cells Suggests a Therapeutic Approach for Cancers with Inactivated p53 Proc Natl Acad Sci U S A Printed online at www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0813333106
- ^ "Press Release: The 2007 Nobel Prize in Physiology or Medicine". Retrieved 2007-10-08
- ^ Arabidopsis gene knockout: phenotypes wanted
وصلات خارجية
- guide to gene targeting by the University of California, San Diego
- outline of gene targeting by the University of Michigan
- gene targeting diagram & summary by Heydari lab, Wayne State University
- research highlights on reporter genes used in gene targeting
- Targeted gene replacement in barley
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
de:Gene targeting Gene targeting]] es:Gene targeting fr:Gene targeting id:Penargetan gen it:Gene targeting sl:Ciljanje genov zh:基因打靶 zh-yue:Gene targeting
