流感病毒分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三种。甲型流感病毒的分类是按照其表 面所覆盖的两种具有抗原特性的不同纤突,一种为红细胞凝集素(HA),另一种则是神经 氨酸酶(NA)。目前为止,甲型流感病毒总计有 16 种 HA 亚型和 9 种 NA 亚型,均可从 野生水禽中分离得到。禽流感病毒属于流感病毒,主要是由于家禽和家禽感染,称为禽 流感病毒。当病毒在复制的过程中发生基因重配,这就会使的它的结构发生改变,从而 获得感染人的能力,这便造成了人感染禽流感疾病的发生。 研发疫苗的基础通常来说是识别以及构建部分病毒基因序列,该基因可表达成抗原,激 起机体产生必要的免疫反应,从而抵抗活性病毒。基因合成是疫苗研发的一个强有效的 工具,它能快速的构建出可表达出抗原的任意载体,从而诱导产生免疫应答来抵制感染。 实验旨在用基因合成法合成 H7N9 相关基因序列,为疫苗研发提供帮助,同时 H7N9 基 因的研究在新型禽流感出现时提供帮助。
1。2 基因工程技术
1。2。1 基因工程概述
基因工程又称基因操作(gene manipμLation), 重组 DNA(recombinant DNA)技术,主 要是指基因的克隆、重组和表达;严格的说基因工程还包括体外 DNA 突变,体内基因 操作以及基因的化学合成等。DNA 重组技术是基因工程的核心内容,但不等于就是基 因工程,而基因工程又可以称为基因克隆和 DNA 分子克隆[2]。基因克隆技术做为基因操作中的最重要技术指的是应用酶学方法,在体外将不同来 源的 DNA 分子通过酶切、连接等操作重新组装成杂合分子,并使之在适当的宿主细胞 中进行扩增,形成大量的子代 DNA 分子的过程。因此基因克隆(gene cloning)又称分 子克隆,或重组DNA技术。其基本步骤包括:制备目的基因→将目的基因与载体用限 制性内切酶切割和连接,制成 DNA 重组→导入宿主细胞→筛选、鉴定→扩增和表达。 载体(vecors)在细胞内自我复制,并带动重组的分子片段共同增殖,从而产生大量的 DNA 分子片段。主要目的是获得某一基因或 NDA 片段的大量拷贝,有了这些亲本分子,就可以深入分析基因的结构与功能,并将这些全相同的分子克隆应用于工业、农业或医 药卫生业, 从而创造更高的科研价值或经济效益。
1。2。2 基因合成技术研究进展
近年来对基因组及蛋白组的研究呈现飞跃式的突破,给这日新月异的生物学注入了 一股磅礴的新力量,推动了人们对生命的探索,增长了人们对生命体各个结构之间相互 关系的认知,让人们能够按照需求合成对应的生命物质。同时这也催生了合成生物学等 新兴学科,合成生物学在人类对抗资源日益缺乏的未来以及探索生命真谛的道路上正发 挥着越来越巨大是作用,为人类生命健康,为和谐地球提供了福音[11]。近年来基因合成 技术以及基因重组技术发展迅速,取得了惊人的战果。这些新兴技术的发展和壮大正大 力地推动着基因合成的战车朝着自动化程度高,产量高的道路前进。
目前,现代合成基因的通用方法是以单个碱基为原材料即寡糖核苷酸,通过 PCR 技术等手段拼接组装出长链基因序列 [12-16] 。碱基的主要通过柱式合成得到,它的固相 载体是 CPG(Controlled pore glass ,多孔玻璃 ) ,PS (Polystyrene,聚 苯 乙 烯) ,通 过稍增加的体积量的化学试剂和溶剂以抽压的方式流穿合成柱,经过洗脱保护——偶联
——封闭以——氧化四步循环式反应,使单个碱基不断地连接到逐渐增长的碱基长链上 [17-18] 。这种固相式亚磷酰胺三酯法 (Phosphoramidite chemistry)是近几十年以来生产碱 基的主要途径,也是大多数基因合成仪的应用方法,但是这些基因合成仪在使用过程中 渐渐发现会存在许多副反应,大多数副反应会限制基因合成的速率与纯度,所以基因序 列的合成通常在 200 个碱基以内,只有这样才能确保合成出的序列的完整性 [19] 。随着 基因合成的发展,生命科学的研究越来越深入,各个领域对定向基因合成俞是依赖,这 就暴露出了一个很严峻的问题,碱基合成量快速增长,而碱基合成成本依旧居高不下, 同时长链的碱基序列合成难度依旧严峻,长链 DNA 序列合成时,成功率低,错误率高, 而且合成以后的测序也是个大问题,不但测序引物难搞,测序成本也十分高昂。基因合 成的发展正被这些条件制约着,因此大规模基因合成和基因组组装面临着巨大挑战。全 基因合成最直接的应用领域是病毒基因的合成,这主要是受益于疫苗研发的基础,病毒 基因组小,易于合成,同时它又是疫苗研发的良好靶向。密码子的优化通常在代谢过程 中大量采用,而疫苗研发则恰恰相反。论文网