一、定义与分子机制

同源重组是一种依赖DNA序列相似性（同源臂）的精准基因编辑技术，通过外源载体与宿主基因组间的序列交换实现靶向修饰。其核心机制包括：

1. 同源臂介导的精准定位

• 外源载体两端设计≥1 kb的同源臂（与靶基因侧翼序列一致），引导载体与基因组特异性结合（避免随机插入）。

2. DNA断裂修复与交换

• 内源核酸酶（如Cas9）或自发损伤诱导 双链断裂（DSB） → 细胞启动同源定向修复（HDR） → 以载体为模板合成新链，实现基因替换/插入。

3. 关键分子参与者

• RecA/Rad51：介导DNA链配对与交换

• BRCA1/2：调控修复路径选择（HR vs. NHEJ）

生物学意义：HR是wei一能实现单碱基至大片段精准替换的自然修复机制，区别于易出错的非同源末端连接（NHEJ）。

二、技术流程与关键步骤

1. 载体设计策略

2. 细胞工程化改造

• 胚胎干细胞（ESC）打靶：

1. 电穿孔导入线性化载体 → G418筛选阳性克隆

2. PCR/Southern验证重组位点（避免随机整合）
   

    

• CRISPR-HR联用：

• Cas9切割靶位点 → 同步提供HR模板（效率提升50倍）

3. 动物模型构建流程

注：传统ESC/HR流程需6-12个月，CRISPR-HR可缩短至3个月。

三、应用场景与突破案例

1. 疾病模型构建

2. 生物医药生产

• 治疗性蛋白载体：

• HR将人抗凝xue酶III基因插入山羊β-酪蛋白位点 → 乳汁中表达药用蛋白（产量>1g/L）

• 基因治疗修复：

• HR修正β-珠蛋白突变 → 治疗β-地中海贫血（临床前阶段）

3. 合成生物学

• 染色体工程：

• Cre/loxP介导大片段重组 → 构建环形人工染色体（中的MI系统）