小鼠基因鉴定步骤

图说：iMAP原理 采访对象供图（下同）

“人类基因组早被测序，但其功能至今深藏不露，真是‘知人知面不知心’。这严重妨碍了疾病诊治。21世纪生物医学的重要任务是解码人类基因组这部‘神秘天书’。”上海科技大学生命学院教授、耶鲁大学客座教授池天感慨。

工欲善其事，必先利其器。池天领衔的课题组历时八年开发的一种高通量小鼠基因解码技术iMAP，为破解“天书”提供了强大武器。这一成果也于昨天（5日）在国际顶尖学术期刊《细胞》（Cell）上发表 。

“从0到1”

人类至少有500种细胞和约2万个蛋白编码基因。早在2001年，国际人类基因组计划就公布了这些基因的序列。然而迄今为止，这些基因在各种细胞中的功能仍鲜为人知，这严重妨碍了疾病的诊断和治疗。要系统性解码全部基因在全部细胞中的功能，必须将每个基因分别在各种细胞中“敲除”（剔除）再鉴定其造成的细胞表型，即描绘完整的“扰动图谱”。

有了完整的扰动图谱，探索任何基因的基本功能将像“查字典”一样简单。不过，用传统基因解码方法无法快速有效地描绘扰动图谱。池天课题组为突破这个困境迈出了“从0到1”的关键一步。

池天介绍，课题组开发的iMAP融合了Cre-loxP和CRISPR-Cas9技术，其中，Cre是微生物的“重组酶”，能识别叫LoxP 的小片段DNA序列，使两个LoxP发生组合；而CRISPR-Cas9是微生物的“核酸酶”，俗称“魔剪”，被广泛用于基因编辑。

“iMAP能在小鼠里敲除上百个基因，但每个细胞只敲除其中之一，从而可快速普查不同的基因分别在全身各种细胞中的基本功能，即描绘扰动图谱。”池天表示，“另外，这种新型的基因敲除小鼠，可通过简单地配繁，衍生出上百种传统的‘单基因敲除小鼠品系’，从而大大降低其制备成本。简单地说，iMAP将基因解码速度提高了上百倍， 我们试图以后将其提高500倍。”

图说：微型扰动图谱，展示100个sgRNA分别在39个组织/细胞类型中的丰度

作为概念验证，池天团队检查了90个基因敲除后分别对39种器官/组织/细胞的存活、扩增或细胞分化的影响，描绘了全球第一张扰动图谱。虽然这张图谱只是全基因组图谱的雏形，但已提供了大量难以用其他技术轻易获得的宝贵信息，更为描绘全基因组图谱奠定了基础。

科学“马拉松”

iMAP诞生的背后是一场长达八年、历经六届学生前赴后继努力的科学“马拉松”。

2014年，CRISPR-Cas技术已问世，而池天又熟悉Cre-loxP。他突发奇想，能否融合这两种技术，但同事并不看好。“这也不奇怪，因为iMAP太新了，没有主流技术可以直接对标。”池天回忆。

他告诉记者，突发奇想并不难，难的是使其实现，因为有不少隐蔽的“坑”。“我们主要通过试错法，摸着石头过河。老鼠实验周期长，每次失败，常意味着半年以上的时间被浪费，真是步步惊心。”例如，池天团队利用文献报道的LoxP突变体解决了自发重组的问题，但不料该突变体却没有表现出应有的一个必需特性，导致团队需要从头设计突变体；团队试图利用CRISPR沉默靶基因，虽然体外效果不错，不料小鼠内却很弱……。为使同行避免重蹈覆辙，这些失败的实验，部分已于2年前以预印本形式发表。

负责生物信息学分析的学生荆征宇感叹：“实验困难重重，好在最后成功了”。参与小鼠繁殖、鉴定、造模等实验的张校铭坦言，自己最大的收获是对逻辑思维方式的训练。“很多时候，小鼠体重的变化、细胞分群的比例等细微变化都在告诉你接下来实验的走向。一开始大家会认为这些细微的变化就是误差，但往往最后实验的结果都不理想。”他说，“仔细分析后发现，导致结果不理想的原因，与开始时的实验细节是有因果关系的。”

图说：上科大生命科学与技术学院池天团队

新技术或变革诸多领域

记者了解到，单细胞生物学的领军人物维夫·雷格夫已与池天酝酿发起“单细胞扰动图谱计划”，准备在全球范围内联合多个实验室，利用iMAP在单细胞水平描绘小鼠全部2万个蛋白编码基因在全身各组织的扰动图谱。

除了鉴定蛋白编码基因的功能，iMAP也可用于解码基因组任何其他序列、探索“老药新用”和筛选药物靶点等。iMAP理论上也能推广到小鼠以外的物种，有水稻专家已经计划利用iMAP改良水稻品种。耶鲁大学一位国际著名免疫学家给池天团队的贺信中预言，“iMAP将变革众多领域。”

池天表示，成果的产出离不开上海科技大学浓郁的科研氛围、足够的经费支持和良好的仪器设备。此外，上科大还一直鼓励产业转化，提供孵化器等实质性帮助，目前还积极和池天一起推动科技公司的创立，近期目标是利用iMAP筛选肿瘤免疫疗法的优质靶点，并在今后延伸到其他重大疾病。

新民晚报记者 郜阳 实习生 计丹洁

晏栏志5061如何找到小鼠和人类p53基因的序列 -
危林义19673594525 ______ 首先找到小鼠和人类p53基因的序列,然后进ncbi首页,里面靠右的位置popular resources下第一个选项“blast”,打开以后,找“nucleotide blast”.进到那个页面有个框就是让你输序列的,如果要比对两个序列的话,要勾选下面的一个小的单选框“Align two or more sequences ”.就会出现两个框,分别输入人和小鼠的序列.点最下面大大的“blast”按钮,就可以了.

晏栏志5061关于化学问题
危林义19673594525 ______ 这是生物基因工程问题.分为以下几步:目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,基因的检测与鉴定.首先要获得你所转的基因,用限制性核酸内切酶切割,再用DNA连接酶将目的基因整合到细菌质粒中.根据重组质粒(必须有启动子、终止子、目的基因、标记基因)上的标记基因筛选出 已成功导入该种目的基因的质粒,用显微注射法整合到小鼠的受精卵中,在经过一系列培养,就能够得到你所需要的转基因小鼠.

晏栏志5061检测外源基因是否插入动物细胞的基因组的方法
危林义19673594525 ______ 这叫转基因技术.就是把别的生物的目的基因通过一定的科学手段植入到寄主的细胞体内,从而表达出 另一种生物可以产生的物质. 最简单的方法就是看这个寄主是否可以产生该生物的物质.也就是目的基因能够表达. 比如我们把胰岛素的基因导入到大肠杆菌体内,如果大肠杆菌能够产生胰岛素.那么就说明了这个目的基因转移是成功的. 还有一种方法是做电泳来检测基因的量的大小.

晏栏志5061做完一个转基因实验大概需要多久时间?能不能帮忙说说具体设计步骤! -
危林义19673594525 ______ 如果是小鼠的话,最快2个月左右.构建转基因载体至少一周,将构建好的基因注射到小鼠受精卵中,到小鼠生下来要20天;等小仔鼠15天左右进行基因鉴定,如果有阳性,就可以得到转基因小鼠了.

晏栏志5061请教:用细胞系提DNA的方法 -
危林义19673594525 ______ 获取质量稳定的基因组DNA,提高模型动物的快速基因鉴定速度.方法:以鼠尾为实验材料,采用苯酚/氯仿法和改良煮沸法提取鼠基因组DNA;分别用紫外分光,另外注意一下这些方法试剂盒的使用国产的biog有试用装,可以试试,希望对你有帮助

晏栏志5061如何抽屉小白鼠活的目的基因?
危林义19673594525 ______ 你好! 用鸟枪法将小鼠DNA切成基因片段,再用细菌质粒将其携带随细菌繁殖而复制,在用化学试剂筛选,选出目的基因后通过细菌复制可获得大量目的基因. 谢谢~

晏栏志5061DNA鉴定的步骤 -
危林义19673594525 ______[答案] 鉴定方法 1.收集样本方法 一般常规方法抽取静脉血2ml即可,如果鉴定对象为胚胎或胎儿,也可抽取绒毛或羊水.也可采用毛发、血痕、口腔粘膜细胞等特殊样本.由于血液DNA易于提取和便于长期保存,所以静脉取血最常用. 采集毛发应注意事项:(...

晏栏志5061基因敲除是应用DNA重组原理发展起来的一门新兴技术.“基因敲除细胞”的构建过程如下:第一步:从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞(ES),在培养基中扩... -
危林义19673594525 ______[答案] (1)基因工程的操作步骤:①目的基因的获取;②基因表达载体的构建;③将目的基因导入受体细胞;④目的基因的检测与表达.因此,将目的基因导入受体细胞前应先完成基因表达载体的构建.该过程需要用到限制酶和DNA连接酶. (2)启动子的化学...

晏栏志5061什么是完全基因敲除和条件型基因敲除 -
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晏栏志5061...胚胎发育等方面得到广泛的应用.Ⅰ.世界上首例转基因动物是转大鼠生长激素基因的小鼠,其生产过程如图1:(1)生产转基因的小鼠,其基因工程的核心步骤是... -
危林义19673594525 ______[答案] Ⅰ(1)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体. (2)在对供体雌鼠超数排卵是,一般给雌鼠注射促性腺激;处理一段时间后与雄鼠乙交配,然后通过手术的方法从雌鼠甲的输卵管中取出受精卵. (3)在受精作用过程中,卵细胞要准备到减数第二次...