基因直接重组基因直接重组是细胞遗传学科学家利用病毒作为载体携带外来基因送入已经高度分化的皮肤细胞内而直接参与基因重新编排的技术或方法。使用该基因重新编排技术可以诱导普通的皮肤细胞产生变化而转化为带有胚胎干细胞性质的细胞。

基因直接重组(The gene reorganizes directly；direct reprogramming)。

基因直接重组是细胞遗传学科学家利用病毒作为载体携带外来基因送入已经高度分化的皮肤细胞内而直接参与基因重新编排的技术或方法。使用该基因重新编排技术可以诱导普通的皮肤细胞产生变化而转化为带有胚胎干细胞性质的细胞【也称为诱导式多能性干细胞(iPS)】。

基因重组的概念比较宽泛，包括突变、自由组合都算在其内

基因直接重组法的发现和应用

两本权威期刊《细胞》及《科学》在2007年11月20日同时刊出来自美国及日本两个研究团队的报告，证实皮肤细胞经过“基因直接重组”后可以转化成为具有胚胎干细胞特性的细胞。这项发现一方面解决了利用胚胎进行干细胞研究的道德争议，另一方面也使得干细胞研究的来源更不受限。分属京都大

学及威斯康辛大学麦迪逊分校的两个团队虽然独立研究，但使用的方法几乎完全相同，更巧合的是竟然同时分别被两本期刊审核通过，证明基因直接重组技术的确有效。他们所使用的方式都是利用病毒将四个基因送入皮肤细胞，促使普通的皮肤细胞产生变化，最后成为带有胚胎干细胞性质的细胞，称为诱导式多能性干细胞(iPS )。

基因直接重组法成功诱导出干细胞

美国和日本研究人员2007年11月20日分别宣布，成功把人体皮肤细胞改造成类似胚胎干细胞的“万能细胞”。

科学界评价这一突破为生物科学的“里程碑”，同时可能意味着风靡一时的胚胎干细胞克隆技术退出舞台。

同时发表

美日两国研究小组20日分别在两家权威科学杂志发表相关研究报告。美国威斯康星大学詹姆斯·汤姆森实验室的研究发表在《科学》杂志，而日本京都大学教授山中伸弥领导的研究小组把报告发表在《细胞》杂志。

两个研究小组都利用了相同的技术—基因重新编排技术，借助逆转录酶病毒为载体向皮肤细胞中植入一组4个基因，通过基因重新编排，使皮肤细胞具备胚胎干细胞的功能。这种被改造过的细胞被称作“iPS细胞”。

两个研究小组选择的植入基因组合略有不同，另外它们选用了不同类型的人体皮肤细胞为“底版”。美国研究小组选用的是成纤维细胞，而日本研究小组选择的是面部皮肤细胞。实验表明，“iPS细胞”与胚胎干细胞功能十分相似，能够最终培育成人体组织或器官。由于这种干细胞能通过基因组合控制，因此有“万能细胞”、“变色龙细胞”之称。

2007年6月，美日三个研究小组曾宣布成功地把老鼠皮肤细胞改造成类似胚胎干细胞的细胞。科学家认为，将人体皮肤细胞改造成几乎与胚胎干细胞具有同样功能的干细胞，意味着有关技术进一步成熟。

高度评价

科学界对这一研究给予高度评价。因为这种被称为“直接改造”的技术不仅能避免人体胚胎克隆技术引发的伦理争议，其高效、便利也为进一步医学应用打开了大门。

世界首只克隆羊多利的“助产士”、英国科学家伊恩·威尔默特在一份声明中说:“我们现在可以设想这么一个时代:能够以一种简单方式制造干细胞，任何人身上的组织标本均能培育出任何组织器官。”

威尔默特数天前宣布，决定放弃“创造”多利羊的胚胎细胞克隆技术，转向日本科学家提出的体细胞“直接改造”技术。

致力于人体胚胎克隆技术研究的美国细胞高级技术研究所首席科学家罗伯特·兰扎也不惜溢美之辞:“这项研究是一个了不起的科学里程碑。从生物学意义上讲，相当于莱特兄弟制造的首架飞机。”

潜在风险

据悉，这项技术尚不能完全取代胚胎细胞克隆技术，因为它现阶段的实验方式存在潜在副作用。

美日研究小组利用逆转录酶病毒“改造”皮肤细胞，这种病毒可能使基因产生变异，引发肿瘤等副作用。因此，在评估和克服这一潜在风险前，“万能细胞”还不能用于器官移植等临床应用。

另一种风险与伦理有关，尽管不像人体胚胎细胞克隆技术那样容易引发争议。山中伸弥说，应用这项技术，或许能通过皮肤细胞制造精子和卵子，这能帮助那些有生育问题的患者，“但为避免滥用，有必要在制造和利用人体万能细胞方面作出适当规范”。

重组DNA技术的基本原理

DNA克隆过程包括:目的基因的获取，基因载体的选择与构建，目的基因与载体的拼接，重组DNA分子导人受体细胞，筛选并无性繁殖含重组分子的受体细胞(转化子)。

目的基因的获取常用的方法：化学合成法、基因组DNA文库、cDNA文库聚合酶链反应 ，克隆载体的选择和构建：将外源DNA连到复制子上，外源DNA则可作为复制子的一部分在受体细胞中复制。这种复制子就是克隆载体。

外源基因与载体的连接：粘性末端连接包括同一限制酶切割位点连接和不同限制性内切酶位点连接；平端连接；同聚物加尾连接；人工接头连接。

重组DNA导入受体菌：导入重组DNA分子的方法有转化(transformation)、转染(transfectim)和感染(infection)等。受体细胞为细菌时，常采用电穿击法、热击法等。

重组体的筛选：根据载体体系、宿主细胞特性及外源基因在受体细胞表达情况不同，可采取直接选择法和非直接选择法。直接选择法，指对载体携带某种或某些标志基因和目的基因而设计的筛选方法，其特点是直接测定基因或基因表型；抗药性标志选择，标志补救，分子杂交法； 免疫学方法不是直接鉴定基因，而是利用特异抗体与目的基因表达产物相互作用进行筛选，因此属非直接选择法。免疫学方法特异性强、灵敏度高，尤其适用于选择不为宿主菌提供任何选择标志的基因。免疫学方法又可根据具体基因选择操作过程不同，分为免疫化学方法及酶免检测分析等。

克隆基因的表达：目的基因的表达体系的建立包括表达载体的构建、受体细胞的建立及表达产物的分离、纯化等技术和策略。表达体系包括原核表达体系和真核表达体系两类。E. coli是当前采用最多的原核表达体系，其优点是培养方法单、迅速、经济而又适合大规模生产工艺，人们运用E.coli表达外源基因已有20多年的经验。在实际工作中，根据表达的基因不同，选择不同的表达策略。E.coli表达体系在实际应用中尚有一些不足之处：①由于缺乏转录后加工机制；②由于缺乏适当的翻译后加工机制；③表达的蛋白质常常形成不溶性的包涵体，欲使其具有活性尚需进行复杂的复性处理；④很难在Ecol表达体系表达大量的可溶性蛋白。真核表达体系如酵母、昆虫及哺乳类动物细胞表达体系显示了较大优越性。尤其是哺乳类动物细胞，不仅可表达克隆的cDNA，而且还可表达真核基因组DNA；哺乳类细胞表达的蛋白质通常总是被适当修饰，而且表达的蛋白质会恰当地分布在细胞内一定区域并积累。哺乳类动物细胞表达体系的缺点是操作技术难、费时、不经济。常用于细胞转染的方法有：磷酸钙转染、DEAE葡聚糖介导转染、电穿孔、脂质体转染及显微注射等。当前采用最多的哺乳类细胞是COS细胞(猿个猴肾细胞)和CHO细胞(中国仓鼠卵巢细胞)。