Ciblage génétique - Gene targeting

Un gène de souris chimérique ciblé pour le gène de la couleur du pelage agouti , avec sa progéniture

Le ciblage génique (également, stratégie de remplacement basée sur la recombinaison homologue ) est une technique génétique qui utilise la recombinaison homologue pour modifier un gène endogène . La méthode peut être utilisée pour supprimer un gène, supprimer des exons , ajouter un gène et modifier des paires de bases individuelles (introduire des mutations ponctuelles ). Le ciblage génique peut être permanent ou conditionnel. Les conditions peuvent être un moment spécifique au cours du développement /de la vie de l'organisme ou une limitation à un tissu spécifique , par exemple. Le ciblage génique nécessite la création d'un vecteur spécifique pour chaque gène d'intérêt. Cependant, il peut être utilisé pour n'importe quel gène, indépendamment de l'activité transcriptionnelle ou de la taille du gène.

Méthodes

En général, l' ADN contenant une partie du gène à cibler, un gène rapporteur et un marqueur sélectionnable (dominant) est assemblé dans les bactéries .

Les méthodes de ciblage génique sont établies pour plusieurs organismes modèles et peuvent varier selon les espèces utilisées. Pour cibler des gènes chez la souris , l'ADN est inséré dans des cellules souches embryonnaires de souris en culture. Les cellules avec l'insertion peuvent contribuer au tissu d'une souris via une injection d' embryon . Enfin, des souris chimériques où les cellules modifiées constituent les organes reproducteurs sont élevées . Après cette étape, tout le corps de la souris est basé sur la cellule souche embryonnaire sélectionnée.

Physcomitrella de type sauvage et knock-out-mousses : phénotypes déviants induits dans des transformants de bibliothèque de perturbation de gènes. Des plantes de type sauvage et transformées de Physcomitrella ont été cultivées sur un milieu Knop minimal pour induire la différenciation et le développement de gamétophores . Pour chaque plante, un aperçu (rangée supérieure, la barre d'échelle correspond à 1 mm) et un gros plan (rangée du bas, la barre d'échelle équivaut à 0,5 mm) sont affichés. A, Mousse haploïde de type sauvage entièrement recouverte de gamétophores feuillus et gros plan sur une feuille de type sauvage. BD, Différents Mutants.

Pour cibler les gènes dans la mousse , l'ADN est incubé avec des protoplastes fraîchement isolés et avec du polyéthylène glycol . Comme les mousses sont des organismes haploïdes , les filaments de mousse ( protonema ) peuvent être directement criblés pour la cible, soit par traitement avec des antibiotiques, soit par PCR . Unique parmi les plantes , ce procédé de génétique inverse est aussi efficace que chez la levure . Le ciblage génique a été appliqué avec succès aux bovins, aux moutons, aux porcs et à de nombreux champignons.

La fréquence du ciblage génique peut être considérablement augmentée grâce à l'utilisation d' endonucléases modifiées telles que les nucléases à doigt de zinc , les endonucléases à tête chercheuse modifiées et les nucléases basées sur des effecteurs TAL modifiés . Cette méthode a été appliquée à des espèces telles que Drosophila melanogaster , le tabac , le maïs , les cellules humaines , les souris et les rats .

Comparaison avec le piégeage génétique

Le piégeage génique est basé sur l'insertion aléatoire d'une cassette, tandis que le ciblage génique manipule un gène spécifique. Les cassettes peuvent être utilisées pour de nombreuses choses différentes tandis que les régions d'homologie flanquantes des cassettes de ciblage de gènes doivent être adaptées pour chaque gène. Cela rend le piégeage génétique plus facilement accessible pour les projets à grande échelle que le ciblage. D'autre part, le ciblage génique peut être utilisé pour des gènes à faible transcription qui ne seraient pas détectés dans un écran piège. La probabilité de piégeage augmente avec la taille de l' intron , tandis que pour le ciblage des gènes, les petits gènes sont tout aussi facilement altérés.

Applications

Le ciblage génique a été largement utilisé pour étudier les maladies génétiques humaines en supprimant (" knock-out ") ou en ajoutant (" knocking in ") des mutations d'intérêt spécifiques. Auparavant utilisées pour concevoir des modèles de cellules de rat, les avancées dans les technologies de ciblage génique permettent une nouvelle vague de modèles de maladies humaines isogéniques . Ces modèles sont les modèles in vitro les plus précis disponibles pour les chercheurs et facilitent le développement de médicaments et de diagnostics personnalisés, notamment en oncologie .

Prix ​​Nobel 2007

Mario R. Capecchi , Martin J. Evans et Oliver Smithies ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine 2007 pour leurs travaux sur les « principes d'introduction de modifications génétiques spécifiques chez la souris par l'utilisation de cellules souches embryonnaires », ou ciblage génique.

Voir également

Les références

Liens externes