基因工程技术的基本步骤

二、基因工程 技术的基本步骤

基因工程技术自诞生以来已在相关应用领域取得了巨大的成就,展示出了在生物产品研发和物种遗传改良方面令人憧憬的前景。特别是近年来,核酸分子测序、生物信息分析及组织细胞培养等现代生物技术的发展和测试分析平台的建立与完善,进一步推动了基因工程技术的快速发展。一个完整的工程化生产目的基因产品的基因工程技术基本步骤如图1-1所示。

图示

图1-1 基因工程技术的基本步骤示意图

①从复杂的生物体基因组中鉴定、分离带有目的基因的DNA片段。

②将带有目的基因的外源DNA片段连接到具有自我复制功能(或有转录启动子、终止子功能的序列)和筛选标记的克隆载体(或表达载体)分子上,构建成重组DNA分子。

③将重组DNA分子转化到宿主细胞,筛选含有目的基因DNA的阳性转化子,并随宿主细胞的分裂、繁殖而被克隆、扩增。

④从细胞繁殖群体中筛选出获得了外源目的基因的受体细胞克隆,称为重组子。

⑤从重组子群体中提取已经得到扩增的目的基因,用于进一步的分析鉴定。

⑥将目的基因克隆到合适的表达载体上,导入宿主细胞,筛选鉴定阳性转化子,构建成高效、稳定的具有功能表达能力的基因工程细胞,或转基因生物体系。

⑦利用工程技术大规模培养基因工程细胞,获得外源基因表达产物,或选育和建立转基因新品系。

⑧基因工程细胞表达产物的分离纯化,最后获得所需的基因工程产品,或供实验研究及推广应用的转基因新品系。

上述8个步骤也可归并为上游技术和下游技术两大部分。其中上游技术包括步骤①—步骤⑤;下游技术包括步骤⑥—步骤⑧。两部分既各有侧重,又有机整合;既是独立的研究体系,又是完整的生产工艺。上游技术是基因克隆的核心与基础,包括基因重组、克隆载体的设计与构建,在设计中注重“简化下游工艺和设备”的重要原则;下游技术是上游基因克隆蓝图的体现和保证,是目的基因产品产业化生产的关键。