基因敲除在肾素

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1、基因敲除在肾素关键词：基因肾素-血管紧张素系统高血压　　肾素-血管紧张素系统（RASA）在维持正常血压和电解质平衡中起着十分重要的作用[1]，也是高血压防治研究的中心环节[2]。80年代以来对RAS的研究已深入到基因和分子水平，如RAS基因多态性与高血压发病的研究等[3]。近年来应用基因打靶（geargeting）则为RAS研究提供了一个全新的手段，本文着重介绍其中的基因敲除（genekockout）在这方面的应用。　　1基因敲除的基本原理和步骤　　1.1基本原理　　基因敲除是利用基因同源重组（genehomologousrebinat

2、ion）又称基因打靶的原理，用外源片断整合到活体细胞DNA的同源序列中，使某个基因被取代或破坏而失活，由于同源重组具有高度特异性和方向性，外源片断也具有可操作性，故该技术可使细胞的基因定点和定量改变[4,5]。　　1.2基本步骤　　为了改变某个动物的基因型且能稳定遗传，科学家们经过长期探索建立了将胚胎干细胞（embryostemcellESC）基因打靶及胚胎移植结合起来的一套新技术[6，7]。ESC取自小鼠胚泡的内细胞层细胞，具有能在体外培养保存又能在一定条件下发育成个体的性能。在体外进行基因操作后植回小鼠胚泡发育成嵌合体。嵌合体是含有

3、突变基因的性腺细胞，通过杂交便获得突变基因的纯合子和杂合子。基因敲除过程：先克隆ESC靶基因的同源片断。用限制性内切酶切开其外显子两端，插入一个标志/选择基因（常用Neo-新霉磷酸转移酶基因，作为阳性选择基因和阳性同源重组的标志），另在载体同源序列外围接上另一个阴性选择基因（常用单纯疱疹病毒胸腺嘧啶激酶基因，作为非同源重组的标志和筛选基因）。将载体导入ESC，用含G418/GANC的培养液作正负选择系统PNS）筛选出已发生同源重组的ESC，将后者植入另一怀孕小鼠的胚泡后发育娩出嵌合体小鼠。用Southem杂交来鉴定已携带敲除基因（即含N

4、eo基因）的雄鼠，再用后者与同系雌鼠交配娩出基因敲除的杂合子即F1，F1近交便产生基因敲除的纯合子和杂合子（F2），经多次交配繁殖出数量众多的新品系小鼠且保持基因性状稳定遗传和供研究之用。　　2RAS基因敲除近况　　rAS基因敲除只是近几年才出现的方法，但它极大促进了人们对RAS的认识。　　2.1血管紧张原基因敲除　　tanimotok等[8]用基因敲除术建立了血管紧张素原（Agt）基因失活的纯合子和杂合子小鼠，并进行了一系列的研究，15个杂合子有4个幼鼠死亡，但成年鼠与纯合子和野生型小鼠的行为和主要脏器解剖学均无差异。纯合子血浆Agt

5、和血管紧张素Ⅰ（AngⅠ）为阴性，杂合子为野生型42%，但纯合子肾组织mRNA表达增高6～8倍。与此同时纯合子鼠血压与野生型和杂合子相比，SBP、DBP和MAP分别下降33.5mmHg、14.3mmHg、20.8mmHg，而杂合子与野生型鼠的血压并无差别。为进一步研究Agt基因与血压之间的关系，Smithies等[9]通过精心设计的基因打靶（gap-repairgeargeting）培养出含不同野生型Agt基因拷贝数量的小鼠（分别含有0～4个拷贝）。结果Agt基因缺失型小鼠、幼鼠大部分死亡，少数成活的成年鼠却有肾小球小动脉壁增厚，肾皮质

6、变薄和肾小球萎缩，但繁殖力正常。含1～4个Agt基因小鼠生长发育及肾组织结构正常无异，最明显的变化是随着基因拷贝增多，血中Agt水平几乎呈线性水平增高，从35%（单拷贝）到124%（3拷贝）和145%（4拷贝），同时血压升高程度达到8mmHg/每拷贝，该模型说明了Agt基因与血压水平之间的数量依存关系。最近该作者又将转基因技术与基因打靶结合起来，将含人肾素和Agt基因的小鼠与Agt缺失型小鼠交配，使后者重新携带人肾素及Agt基因，结果纠正了纯合子的低生存率及肾病变，同时血压升至正常。该模型表明，Agt对小鼠特别是肾的生长发育非常重要，且

7、人类Agt基因也能取代小鼠Agt基因的功能[10,11]。　　2.2血管紧张素Ⅱ受体基因敲除　　血管紧张素Ⅱ（AgtⅡ）受体目前分为Ⅰ型（AT1）和Ⅱ型（AT2），AgtⅡ主要通过AT1起作用。AT1又可细分为AT1a和aT1b两个亚型，它们高度同源但组织分布不同，由于缺乏有效的方法来分别两者生理分工[12]，Masaki等[13]用基因敲除培养出缺乏AT1a受体基因小鼠纯合子和杂合子与野生型相比，两种基因型小鼠的生长发育及心、脑、肾、血管组织结构正常，肾组织Ang-AT1受体结合为阴性，杂合子为野生型50%，杂合子及纯合子基础血压分别

8、比野生型降低了12mmHg和24mmHg。他们还观察到几种基因型对angⅡ反应，纯合子几无反应，杂合子升压幅度低且血压回降速度快，结果证明AT1a是AngⅡ调控血压所必需的。Taskeshi等[14]建立的