一、定義與分子機制

同源重組是一種依賴DNA序列相似性（同源臂）的精準基因編輯技術，通過外源載體與宿主基因組間的序列交換實現靶向修飾。其核心機制包括：

1. 同源臂介導的精準定位

• 外源載體兩端設計≥1 kb的同源臂（與靶基因側翼序列一致），引導載體與基因組特異性結合（避免隨機插入）。

2. DNA斷裂修復與交換

• 內源核酸酶（如Cas9）或自發損傷誘導 雙鏈斷裂（DSB） → 細胞啟動同源定向修復（HDR） → 以載體為模板合成新鏈，實現基因替換/插入。

3. 關鍵分子參與者

• RecA/Rad51：介導DNA鏈配對與交換

• BRCA1/2：調控修復路徑選擇（HR vs. NHEJ）

生物學意義：HR是wei一能實現單堿基至大片段精準替換的自然修復機制，區別于易出錯的非同源末端連接（NHEJ）。

二、技術流程與關鍵步驟

1. 載體設計策略

2. 細胞工程化改造

• 胚胎干細胞（ESC）打靶：

1. 電穿孔導入線性化載體 → G418篩選陽性克隆

2. PCR/Southern驗證重組位點（避免隨機整合）
   

    

• CRISPR-HR聯用：

• Cas9切割靶位點 → 同步提供HR模板（效率提升50倍）

3. 動物模型構建流程

注：傳統ESC/HR流程需6-12個月，CRISPR-HR可縮短至3個月。

三、應用場景與突破案例

1. 疾病模型構建

2. 生物醫藥生產

• 治療性蛋白載體：

• HR將人抗凝xue酶III基因插入山羊β-酪蛋白位點 → 乳汁中表達藥用蛋白（產量>1g/L）

• 基因治療修復：

• HR修正β-珠蛋白突變 → 治療β-地中海貧血（臨床前階段）

3. 合成生物學

• 染色體工程：

• Cre/loxP介導大片段重組 → 構建環形人工染色體（中的MI系統）