诺贝尔生理学或医学奖优质PPT.ppt

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马里奥卡佩基最大的科学贡献在于对“基因靶向”的创造性研究，被称作“基因靶向”技术的鼻祖。

美国科学家奥利弗史密斯,1925年7月23日出生于英格兰的哈利法克斯，是英国出生的美国遗传学家。

高中毕业后直接进入牛津大学的贝利尔学院学习，并于1946年获得牛津大学生理学学士学位。

1951年获得牛津大学生物化学博士学位，现任职于美国北卡罗莱纳大学医学院病理学教授。

他的贡献在于找到了可以对细胞每一个分裂和分化过程进行跟踪的细胞图谱。

英国科学家马丁埃文斯,1941年1月1日出生于英格兰西部格洛斯特郡。

1953年毕业于剑桥大学后，进入伦敦大学医学院学习，获得解剖学和胚胎学博士学位。

1981年在重返剑桥大学后和马特科夫曼成功地将类似的“EC”细胞与正常的老鼠胚胎进行分离。

他如今在英国卡迪夫大学医学院担任遗传学教授，是世界上最先从小鼠体内分离出胚胎干细胞，从而促进应用“基因敲击小鼠”技术的科学家。

什么叫基因敲除？

基因敲除技术是在20世纪80年代后发展起来的一种新型的分子生物学技术，通常意义上的基因敲除又称为基因打靶（genetargeting），是指通过DNA同源重组定向地将外源基因插入宿主细胞染色体DNA，从而使特定基因在细胞内或生物活体内失活的过程。

基因敲除主要包括下列技术:

构建重组载体;

重组DNA转入受体细胞核内;

筛选目的细胞;

转基因动物。

基因打靶技术过程图解,基因打靶、基因敲除和基因敲入：

如果将精心设计的外源同源基因载体导入胚胎干细胞（ESC），外源DNA与ESC基因组之间便可发生同源重组，使靶基因发生定向整合、修饰而失活或置换，称为基因打靶。

通过同源重组失活或剔除某个基因，称为基因敲除。

通过同源重组使突变基因被置换，称为基因敲入。

二、研究过程：

在敲除小鼠特定基因的技术发明之前，要确定人类基因的功能似乎遥不可及。

我们也许知道大脑某细胞中存在某种蛋白质，并推测出它可能的功能，但怎样才能找出这个蛋白质并验证其功能却非常的困难。

最好的办法是让基因缺失，然后看身体会有什么异常反应。

但是对人来说敲除人类的基因却非常的不现实。

在这个窘境面前，95%的基因与人类相同的老鼠成为救星。

1989年，卡佩基、埃文斯和史密斯共同努力，实现了这个梦想。

1989年，利用胚胎干细胞，美国科学家马里奥卡佩奇和奥利弗史密斯与英国科学家马丁埃文斯，将基因打靶技术成功地应用于小鼠；

他们也因此获得了2007年诺贝尔生理学与医学奖,重大突破：

获奖原因：

本次诺贝尔生理学或医学奖奖得主的最大贡献在于，他们创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式，把任意改变小鼠基因变为现实，不仅可以研究单个基因在动物体内的功能，而且为人类攻克某些遗传因素引发的疾病，提供了药物试验的动物模型。

为什么选择小鼠作为基因打靶的研究对象？

老鼠和人类在外观和行为上的巨大不同掩盖了二者的相似之处：

（1）它们有95%的基因是相同的；

（2）二者有相似的肝脏、大脑、免疫系统，会患癌症、心脏病、神经系统疾病等同样的疾病。

从这个角度看，老鼠可以被看作“袖珍人类”。

数十年来，科学家们梦想以老鼠为模型，研究哺乳类动物的基因与疾病的关系。

构建“基因敲除小鼠”的方法,对于小鼠来说，大致的流程如下：

（1）从小鼠胚胎上提取干细胞；

（2）同时，构建靶载体，靶载体中含有与靶基因同源的DNA片段；

（3）将靶载体转染到干细胞中；

（4）将筛选后获得的含有靶载体的干细胞进行扩增；

（5）将含有靶载体的干细胞注入小鼠胚胎；

（6）胚胎发育为嵌合体小鼠（部分器官为该改造后的干细胞发育而成）后，通过选择性培育（将嵌合体小鼠与正常小鼠交配，在下一代中进行筛选），获得基因敲除小鼠（全部器官为该改造后的干细胞发育而成）。

基因敲除小鼠得到过程：

马里奥卡佩基的研究理论基础,认为人体有数万个基因，重大疾病如癌症、高血压、糖尿病等的发生，就是由于某个基因发生了变化的结果。

如果能准确找到发生了变化的基因，再有针对性地将这部分基因“敲除”，就可以使它失去某种生物学活性，不再致病，从而治愈各种顽症。

1980年，卡佩基向美国国立研究院递交了“哺乳动物细胞基因的靶向敲除技术可行性测试”的经费申请报告，但遭拒绝。

1984年，卡佩基再次向研究院递交了更为完善的报告，研究员很快批准了他的申请。

1987年，卡佩基开始在实验鼠身上应用他发明的基因的靶向敲除技术。

马里奥卡佩基的研究理论基础,1989年，第一只“基因敲除小鼠”诞生。

第一个基因打靶小鼠是这样培育出来的：

第一步，从供体小鼠的胚胎中提出埃文斯发现的胚胎干细胞；

第二步，利用卡佩基和史密斯发明的基因打靶技术，对外源DNA的特定基因进行修饰或抑制其活性，再将之引入胚胎干细胞，只有少数干细胞会吸收这种外来DNA的基因，因此，只培养这种吸收了外来基因的胚胎干细胞；

第三步，经过修饰的干细胞被注入胚泡中，再将胚泡置入代理母亲的子子宫，这时出生的小鼠就是一种嵌合型小鼠，即拥有正常遗传的细胞，也拥有经修饰的细胞；

第四步，将这种嵌合型小鼠与正常小鼠交配，所出生的基因打靶小鼠，每个基因都含有正常基因和经修饰的基因。

奥利弗史密斯的研究,埃文斯应用基因打靶技术发展人类疾病的小鼠模型。

他还开发了多种其它的人类遗传疾病囊肿性纤维化小鼠模型，并利用这些模型来研究疾病机制和测试基因疗法的效果。

马丁埃文斯的研究：

1981年，英国科学家马丁埃文斯时任英国卡的夫大学哺乳动物基因学教授的，首次从老鼠胚胎中提取出胚胎干细胞（），这一发现为“基因敲除”小鼠的出现奠定了直接的基础。

他还发现：

从实验鼠早期胚胎中直接获得染色体处于正常状态的细胞，即胚胎干细胞，继而植入到实验鼠的受精卵内，成为把特定遗传性状带给实验鼠后代的载体。

人类胚胎肝细胞,未分化的人胚胎干细胞,意义,评审小组指出，三位科学家的这些发现对现代医学十分重要，他们的最大贡献在于创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式，把任意改变小鼠基因变为现实。

不仅可以研究单个基因在动物体内的功能，而且为人类攻克某些遗传因素引发的疾病，提供了药物试验的动物模型。

Thankyou！