استهداف الجين

عملية استهداف الجينات  استهداف الجين (أيضا، استبدال إستراتيجية تقوم على إعادة التركيب مثلي) هي تقنية الجينية التي تستخدم إعادة التركيب مثلي إلى تغيير الجينات الذاتية. طريقة يمكن استخدامها لحذف الجينات، الإكسونات إزالتها، إضافة الجينات، واستحداث الطفرات نقطة. استهداف الجينات يمكن أن تكون دائمة أو مشروطة. يمكن أن تكون الظروف وقت محدد خلال تنمية / حياة الكائن الحي أو الاقتصار على نسيج معين، على سبيل المثال. استهداف الجينات يتطلب إنشاء ناقلات محددة لكل جينة من الفائدة. ومع ذلك، فإنه يمكن استخدامها في أي الجينات، بغض النظر عن النشاط النسخي أو حجم الجين
 الطرائق المُتّبعة 

تمّ تأسيس طرق استهداف الجينات ووضعها للعديد من الكائنات النموذجية ويمكن لها أن تختلف تبعاً للأنواع المستخدمة. وبشكل عام فإن الإجراء البنائي المستهدف للحمض النووي قد تم إنتاجه في البكتيريا. وعادة ما تحتوي هذه العملية على استهداف جزء من الجين وهو الجين المراسل  وعلى مؤشر أو علامة اختيارية «سائدة».

ومن أجل استهداف الجينات في الفئران، فإن هذا البناء سوف يتم إدراجه إلى داخل الخلايا الجينية الجذعية للفأر في مزرعة خلوية. وبعد أن يتم تحديد الخلايا التي تحتوي على التركيب أو الإدراج الصحيح، فإنه يمكن استخدامها للمساهمة في أنسجة فأر معين وذلك عن طريق الجقن الجنيني. وأخيراً، يتم اختيار الفئران الكميرية والتي تكون فيها الخلايا المعدلة الأعضاء التناسلية خاصة لتربيتها ولتكاثرها. وبعد هذه الخطوة، فإن الجسم الكامل لهذا الفأر يكون معتمداً على الخلية الجذعية الجنينية التي قد تم اختيارها مسبقاً.

ومن أجل استهداف في طحلب معين، فإن هذا البناء تم تحضينه مع بروتوبلاستات «جبلات مجردة» معزولة حديثا وأيضا مع البولي إيثيلين جلايكول. ولأن الحزازيات هي كائنات أحادية المجموعة الصبغية  (1998):Development,علم الوراثة and علم الأحياء الجزيئي of mosses. Botanica Acta 111, 1-15، فإن إعادة إنتاج الخيوط الحزازية «يطلق عليها البروتونيما» يمكن أن تعرض أو تفز مباشرة من أجل استهداف الجينات إما عن طريق معالجتها بالمضادات الحيوية أو تفاعل البوليميراز المتسلسل. وما يعتبر فريد من نوعه ما بين النباتات، هذه العملية أو الإجراء لعلم الوراثة الانعكاسي كما هو الحال في الخميرة.(1998): and Arabidopsis: the David and Goliath of reverse genetics. Trends Plant in Science 3, 209-210.1  وعن طريق استخدام بعض الإجراءات المعدلة، فإن عملية استهداف الجينات قد تم تطبيقها بنجاح أيضا في حالة الماشية والأغنام والخنازير والعديد من الفطريات.
ويمكن تعزيز عملية تواتر أو تكرار استهداف الجينات بشكل ملحوظ من خلال استخدام إنزيمات الإندونيكلياز المهندسة وراثيا مثل إنزيم إصبع الزنك نيوكلياز،a b Bibikova, M.; Beumer, K.; Trautman, J.; Carroll, D. (2003). "Enhancing Gene Targeting with Designed Zinc Finger Nucleases". Science 300 (5620): 764.doi:10.1126/science.1079512.PMID12730594. edit  وإنزيمات الإندونيكلياز المهندسة الموجهة Grizot, S.; Smith, J.; Daboussi, F.; Prieto, J.; Redondo, P.; Merino, N.; Villate, M.; Thomas, S. et al. (2009). "Efficient targeting of a SCID gene by an engineered single-chain homing endonuclease". Nucleic Acids Research 37 (16): 5405.doi:10.1093/nar/gkp548.PMC2760784.PMID19584299. edit ، وأيضاً النيوكلياز المعتمد أو القائم على المؤثرات "TAL" المهندسة وراثياً Miller, J. C.; Tan, S.; Qiao, G.; Barlow, K. A.; Wang, J.; Xia, D. F.; Meng, X.; Paschon, D. E. et al. (2010). "A TALE nuclease architecture for efficient genome editing". Nature Biotechnology 29 (2): 143.doi:10.1038/nbt.1755.PMID21179091. edit  وحتى الآن، فإنه قد تم تطبيق هذا الأسلوب على عدد من الأنواع بما في ذلك الدروسوفيلا ميلانوجاستير ، التبغ Cai, C. Q.; Doyon, Y.; Ainley, W. M.; Miller, J. C.; Dekelver, R. C.; Moehle, E. A.; Rock, J. M.; Lee, Y. L. et al. (2008). "Targeted transgene integration in plant cells using designed zinc finger nucleases". Plant Molecular Biology 69 (6): 699. doi:10.1007/s11103-008-9449-7.PMID19112554. edit Townsend, J. A.; Wright, D. A.; Winfrey, R. J.; Fu, F.; Maeder, M. L.; Joung, J. K.; Voytas, D. F. (2009)."High-frequency modification of plant genes using engineered zinc-finger nucleases". Nature 459 (7245): 442.doi:10.1038/nature07845.PMC2743854.PMID19404258. edit ، الذرة Shukla, V. K.; Doyon, Y.; Miller, J. C.; Dekelver, R. C.; Moehle, E. A.; Worden, S. E.; Mitchell, J. C.; Arnold, N. L. et al. (2009). "Precise genome modification in the crop species Zea mays using zinc-finger nucleases". Nature 459 (7245): 437. doi:10.1038/nature07992.PMID19404259. edit ، الخلايا البشرية Urnov, F. D.; Miller, J. C.; Lee, Y. L.; Beausejour, C. M.; Rock, J. M.; Augustus, S.; Jamieson, A. C.; Porteus, M. H. et al. (2005). "Highly efficient endogenous human gene correction using designed zinc-finger nucleases". Nature 435 (7042): 646.doi:10.1038/nature03556.PMID15806097. edit ، الفئران وأيضاً الجرذان.
 مقارنة مع اصطياد الجينات 
تستند اصطياد الجينات على إدراجات عشوائية من شريط وذلك عندما يتم استهداف جين محدد. ويمكن استخدام الشرائط لأغراض مختلفة كثيرة في حين أن المناطق المرافقة المماثلة لشرائط استهداف الجينات تكون بحاجة إلى أن تتكيف في حالة كل جين وهذا ما يجعل محاصرة أو تعويض الجينات أكثر تقبلا واستعدادا للمشاريع واسعة النطاق عن عملية الاستهداف. من ناحية أخرى، فإنه يمكن استخدام استهداف الجينات للجينات ذات معدلات النسخ القليلة والتي لا يتم اكتشافها في شاشة الحصار أو الفخ.أيضا فإن احتمال المحاصرة أو التعويض يزداد مع حجم الإنترون. وبالنسبة لاستهداف الجينات، فإن هذه الجينات المضغوطة أو المدمجة ليست سوى تغيير سهل الحدوث.
 التطبيقات 
عملية الاستهداف للجينات قد تم استخدامها على نطاق واسع من أجل دراسة الأمراض الوراثية البشرية وذلك بإزالة أو بإضافة طفرات محددة ذات أهمية لمجموعه متنوعه من النماذج حيث تم استخدام هذه العملية مسبقاً من أجل هندسة نماذج خلايا الفئران. والتقدم في تقنية استهداف الجينات يعمل على تمكين خلق موجة جديدة من نماذج الأمراض البشرية الأيزوجينية. وهذه النماذج تعتبر الأكثر دقة في المختبرات الموجودة في متناول الباحثين حتى الآن كما أنها تعمل على تسهيل تطوير عقاقير جديدة مخصصة وأيضاً عملية التشخيص لاسيما في مجال السرطان.A Panel of Isogenic Human Cancer Cells Suggests a Therapeutic Approach for Cancers with Inactivated p53 Proc Natl Acad Sci U S A Printed online at www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0813333106
 جائزة نوبل 2007 
ماريو كابيتشي ومارتن إيفانز وأوليفر سميث قد تم الإعلان عنهم كالفائزين بجائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب عام 2007 وذلك لعملهم على «المبادئ لتقديم تعديلات أو تحورات جين معين في الفئران وذلك باستخدام الخلايا الجذعية الجنينية» أو استهداف الجينات."Press Release: The 2007 Nobel Prize in Physiology or Medicine". Retrieved 2007-10-08 

 انظر أيضاً 
 قائمة الجينات البشرية
 Mus musculus (فأر المنازل، وهو كائن نموذجي شائع)
 "physcomitrella patens" (هو النبات الوحيد الذي يتوافر ويتاح فيه استهداف الجينات، اعتبارا من عام 1998 Arabidopsis gene knockout: phenotypes wanted  )
 المستقبلات الشبيهة بالأرقام أو الحصيلة (مثال لجين مستهدف للتحليل)

 المراجع 

 وصلات خارجية 
 guide to gene targeting by the University of California, San Diego
 outline of gene targeting by the University of Michigan
 gene targeting diagram & summary by Heydari lab, Wayne State University
 research highlights on reporter genes used in gene targeting
 Targeted gene replacement in barley

تصنيف:تقنيات وراثية
تصنيف:علم الأحياء الجزيئي
تصنيف:كائنات معدلة وراثيا
تصنيف:هندسة حيوية
تصنيف:هندسة وراثية