什麼是基因誘捕
基因誘捕(gene trap)，誘捕載體在整合位點利用內源基因調控元件模仿內源基因表達, 使其表達終止, 從而可以闡明內源基因的功能。由於誘捕載體及其報導基因的特點, 基因誘捕技術可用於高通量生產, 便於小鼠基因功能的大規模研究, 為各類疾病動物模型的建立奠定良好基礎。
基因誘捕的套用
實驗小鼠在人類疾病發生機制研究中發揮著重要的作用。隨著小鼠基因組測序工作的完成,生物科學研究的下一個重大任務就是快速有效地闡述小鼠眾多數量的新發現基因及候選基因的生理學功能。近來, 一個全球性的合作計畫提出:未來5 年內, 聯合使用隨機及定位插入突變技術在ES 細胞內失活所有小鼠基因。有限的時間內中斷儘可能多的ES 細胞基因, 基因誘捕可謂首選技術: 基因誘捕整個操作過程中都可以使用96孔板承載, 更兼藥物篩選標記的套用以及報導基因檢測鑑定的便利性, 快捷的高通量生產得以實施; 胚胎的分化也可以在平台培養系統中進行,便於外源生長因子刺激、報導基因表達產物檢測及顯微分析。
基於這些特點, 基因誘捕技術已廣泛用於大量誘捕小鼠基因研究。公共投資的大規模基因誘捕計畫已在一些國家開展。德國人類基因組計畫誘捕方案是較早的例子: 套用質粒載體pT1βgeo和病毒載體U3βgeo, 對大約12000 株ES 細胞進行基因誘捕, 3242 株測序克隆中, 1840 株產生了基因誘捕, 通過序列分析建立了基因誘捕序列標籤(GTST)文庫, 文庫中的序列位點可以通過網際網路(http: //tikus.gsf.de)獲得。突變ES 細胞株也為科研機構免費提供。另外, Baygenomics、人類疾病模型中心等機構相繼建立了自己的基因誘捕序列標籤文庫。
基因誘捕資料庫的建立
隨著基因誘捕技術的臻於完善, 基因誘捕組織也逐漸增多。近來, 全世界主要的基因誘捕組織聯合成立了國際基因誘捕聯盟(IGTC), 並為此開發了一個以用戶為導向的網站(www.genetrap.org), 參與該項合作的包括Baygenomics、德國基因誘捕聯盟、人類疾病模型中心等一些重要基因誘捕組織。其目的在於集中接納所有可以公共獲得的基因誘捕資源, 網站目前提供了大約45000 株良好定性的ES 細胞信息資源, 代表了約40%已知小鼠基因。非合作性質的基因剔除研究機構可以完全免費獲得。為提供基因誘捕細胞株高度可信的資料庫及標準化的注釋, 網站發展了聯合基因組定位與基因誘捕序列標籤轉錄相匹配的嚴格鑑定及注釋程式, 用以確認誘捕位點。IGTC 網站允許用戶瀏覽查找基因誘捕資源資料庫、利用基因序列標籤進行序列排比以及在生物學通路上觀察誘捕基因。
IGTC 資料庫及網站的建立標誌著大規模小鼠基因誘捕的一個重大進展。通過基因誘捕計畫的世界性合作, 發展了標準化的鑑定及注釋程式用以進行誘捕數據分析, 為基因功能研究人員在第一時間提供了資訊平台。這將更進一步促進基因誘捕的研究進展。相信在不久的將來, 基因誘捕資料庫能夠囊括實驗小鼠全部基因, 充分闡明每一基因功能, 加大對於基因研究的深度, 為人類疾病建立更好的動物模型。
