基本介紹
- 中文名：功能克隆
- 外文名：functional cloning
- 類型：克隆
- 屬於：理學
簡介,克隆的作用,單細胞,克隆技術的用途,
簡介
功能克隆是從異常表型入手，找出造成這種表型的代謝缺陷或蛋白質結構異常，如酶的失活或缺失，結構蛋白質分子的異常等，最後確定編碼這種蛋白質的基因並將其定位。換句話說，這是從表型異常出發，找出導致出現異常表型的異常功能蛋白質，根據蛋白質的胺基酸序列推導出編碼的核苷酸序列，以此作為探針，在基因組文庫或cDNA文庫中去篩選目的基因或目的cDNA，最後克隆和定位這種異常蛋白質的編碼基因。與苯丙酮尿症相關的酪氨酸羥化酶基因，與鐮刀型細胞貧血症相關的珠蛋白基因，都是用這種方法取得成功例子。這種方法有其局限性，即只適用於克隆那些蛋白質產物及其相應功能都已清楚的基因，無法去克隆蛋白質產物還不清楚的基因。
克隆的作用
克隆技術的套用大致有以下好處： 一是利用克隆等生物技術，改變農作物的基因型，產生大量抗病、抗蟲、抗鹽鹼等的新品種，從而大大提高農作物的產量。 二是培育大量品種優良的家畜，如培養一些肉質好的牛、羊和豬等，也可以培養一些產奶量高，且富含人體所需營養元素的奶牛。 三是對醫療保健工作產生重大影響，如依靠分子克隆技術，搞清致病基因，提出疾病產生的分子生物學機制；將一頭奶中含有治療血友病的藥物蛋白的轉基因羊進行克隆，則可以較好地滿足血友病人食療的需要；為器官移植尋求更廣泛的來源，將人的器官組織和免疫系統的基因導入動物體內，長出所需要的人體器官，可降低免疫排斥反應，提高移植成功率。 四是為保護環境和瀕危動植物，以克隆技術再現物種。 五是為醫學研究提供更合適的動物，大大提高試驗的精確度和安全性。 六可以在短時間內培育出大量農作物,可以緩解糧食危機.
單細胞
單克隆抗體 免疫反應是人類對疾病具有抵抗力的重要因素。當動物體受抗原刺激後可產生抗體。抗體的特異性取決於抗原分子的決定簇，各種抗原分子具有很多抗原決定簇，因此，免疫動物所產生的抗體實為多種抗體的混合物。用這種傳統方法製備抗體效率低、產量有限，且動物抗體注入人體可產生嚴重的過敏反應。此外，要把這些不同的抗體分開也極困難。 近年來，基於生物膜系統的研究和細胞工程的發展，單克隆抗體技術也隨之出現，可謂免疫學領域的重大突破。 (1)單克隆抗體的基本概念 抗體是由B淋巴細胞分化形成的漿細胞合成、分泌的。每一個B淋巴細胞在成熟的過程中通過隨機重排只產生識別一個抗原的抗原受體基因。動物脾臟有上百萬種不同的B淋巴細胞系，重排後具有不同基因不同的B淋巴細胞合成不同的抗體。當機體受抗原刺激時，抗原分子上的許多決定簇分別激活各個具有不同基因的B細胞。被激活的B細胞分裂增殖形成效應B細胞（漿細胞）和記憶B細胞，大量的漿細胞克隆合成和分泌大量的抗體分子分布到血液、體液中。如果能選出一個製造一種專一抗體的漿細胞進行培養，就可得到由單細胞經分裂增殖而形成細胞群，即單克隆。單克隆細胞將合成針對一種抗原決定簇的抗體，稱為單克隆抗體。 (2)單克隆抗體技術的基本原理 要製備單克隆抗體需先獲得能合成專一性抗體的單克隆B淋巴細胞，但這種B淋巴細胞不能在體外生長。而實驗發現骨髓瘤細胞可在體外生長繁殖，套用細胞雜交技術使骨髓瘤細胞與免疫的淋巴細胞二者合二為一，得到雜種的骨髓瘤細胞。這種雜種細胞繼承兩種親代細胞的特性，它既具有B淋巴細胞合成專一抗體的特性，也有骨髓瘤細胞能在體外培養增殖永存的特性，用這種來源於單個融合細胞培養增殖的細胞群，可製備抗一種抗原決定簇的特異單克隆抗體。 單克隆抗體是僅由一種類型的細胞製造出來的抗體，對應於多克隆抗體/多株抗體——由多種類型的細胞製造出來的一種抗體。 單克隆抗體由可以製造這種抗體的免疫細胞與癌細胞融合後的細胞產生的，這種融合細胞即具有瘤細胞不斷分裂的能力，又具有免疫細胞能產生抗體的能力。融合後的雜交細胞(雜種瘤)可以產生大量相同的抗體。當其套用於醫療中時，在識別抗原中的顯示的微小變化(如果有的話)有助於減小副作用。 1975年，瑞士科學家喬治·克勒和英國科學家凱撤·米爾斯坦，把產生抗體的B淋巴細胞與多發性骨髓瘤細胞進行融合，形成雜交瘤細胞。這種細胞兼有兩個親代細胞的特徵，既有骨髓瘤細胞無限生長的能力，又有B淋巴細胞產生抗體的功能。因此，這種雜交瘤細胞就能在細胞培養中產生大量單一類型的高純度抗體。這種抗體叫“單克隆抗體”。 把單克隆抗體與抗癌藥物或毒素結合起來，就成為威力強大的抗體“生物飛彈”。把這種抗體“飛彈”注射到癌症患者的血液中，它就會發揮飛彈樣的作用，在患者體內追蹤並附著於癌細胞上，然後與抗體結合的抗癌藥物或毒素殺傷和破壞癌細胞，而且很少損傷正常組織細胞。這種抗體“飛彈”具有高度選擇性，對癌細胞命中率高，殺傷力強的優點，沒有一般化學藥物那樣不分好壞細胞，格殺勿論的缺點。美國約翰·霍普金斯醫院套用抗體“飛彈”治療晚期肝癌病人，收到驚人效果。肝臟腫癌顯著縮小，生存期延長，而且沒有副作用。單克隆抗體技術的發明，是免疫學中的一次革命，打破了過去只能在身體內產生抗體的方法，而成功地在體外用細胞培養的方法產生抗體，同時繁殖快，可以產生在體內達不到的高滴度和高專一性的水平。它來自於每一個細胞，所以非常純淨。 單克隆抗體在疾病的診斷和治療預防方面，與常規的抗體相比，特異性強，靈敏度高，優越性非常明顯。
克隆技術的用途
（1）培育優良畜種和生產實驗動物；
（2）生產轉基因動物；
（3）生產人胚胎幹細胞用於細胞和組織替代療法；
（4）複製瀕危的動物物種，保存和傳播動物物種資源。
