生物化學與分子生物學/重組DNA技術在醫學中的應用

DNA重組和重組DNA技術 - 自然界的DNA重組和基因轉移 - 重組DNA技術 - 重組DNA技術在醫學中的應用
目前，重組DNA技術已廣泛應用於生命科學和醫學研究、疾病診斷與防治、法醫學鑑定、物種的修飾與改造等諸多領域，對醫學臨床及醫學研究的影響日益增大。

重組DNA技術廣泛應用於生物製藥

利用重組DNA技術生產有應用價值的藥物是當今醫藥發展的一個重要方向，有望成為21世紀的支柱產業之一。該技術一方面可用於改造傳統的製藥工業，如利用該基因可改造製藥所需要的工程菌種或創建新的工程菌種，從而提高抗生素、維生素、胺基酸等藥物的產量；另一方面利用該技術生產有藥用價值的蛋白質/多肽及疫苗抗原等產品，重組人胰島素是利用該技術生產的世界上第一個基因工程產品。目前上市的基因工程藥物已百種以上。
利用重組 DNA 技術，可以讓細菌、酵母等低等生物成為製藥工廠，也使基因工程細菌成為各類生物基因的儲藏所；可以將小鼠雜交瘤細胞人源化，讓其產生人源化抗體；可以製造基因工程病毒，使病毒保留免疫原性，缺乏感染性或變成不含核酸的類病毒顆粒(virus-like particle, VLP) 。

重組DNA技術是醫學研究的重要技術平台

重組 DNA 技術可用於醫學研究的很多方面，諸如遺傳修飾動物模型的建立、遺傳修飾細胞模型的建立、基因獲得或喪失對生物功能的影響等。

遺傳修飾動物模型的醫用研究 重組 DNA 技術可用於遺傳修飾動物模型的研製，從而建立人類疾病的動物模型。目前已經建立了諸多人類疾病的遺傳修飾動物模型，用於研究癌症、糖尿病、肥胖、心臟病、老化、關節炎等；遺傳修飾豬模型的應用，可望增加從豬到人器官移植 (pig to human organ transplantation) 的成功率；改造蚊子的基因組，使其產生對瘧疾的免疫反應，可望消滅瘧疾。
遺傳修飾細胞模型在醫學研究中的應用 重組 DNA 技術也可用於遺傳修飾細胞模型的建立，從而用於基因替代治療/靶向治療，或體內示蹤。體細胞基因治療(somatic gene therapy) 已經在 X-連鎖聯合免疫缺陷病(X-linked SCID）、慢性淋巴細胞白血病(chronic lyrnphocytic leukemia，CLL)和帕金森病進行了臨床研究，這是在人體上進行遺傳工程的研究。改造 T 淋巴細胞，讓其攜帶嵌合抗原受體(chimeric antigen receptor, CAR), 從而達到靶向治療疾病的 CAR-T 細胞也是採用重組 DNA 技術實現的。例如，人T細胞經基因操作成為靶向 CD19 的 CAR-T,用於治療難治性慢性B淋巴瘤。將綠色熒光蛋白(green fluorescent protein, GFP) 與細胞內的某些蛋白相融合，可使細胞變成具有示蹤作用的發光細胞。
基因及基因功能的獲得及喪失的研究 基因工程生物或細胞模型可用來發現一些基因的新功能，或發現新基因，一般可通過基因的獲得（如轉基因）或喪失（如基因敲除）進行研究，也可通過示蹤實驗（如 GFP 融合蛋白）研究基因表達產物的定位或相互作用信息等，或通過報告基因（如 GFP 或催化特定底物的酶）與不同啟動子相融合的方法實現對基因表達調控的研究。

重組DNA技術是基因及其表達產物研究的技術基礎

重組 DNA 技術已經成為基因或基因功能獲得或喪失研究的技術基礎，也是基因表達產物相互作用研究的技術基礎。

在基因組水平上干預基因 重組 DNA 技術是基因打靶（包括基因敲除和基因敲入）及基因組編輯等的技術基礎。例如，基因敲除(gene knock-out) , 傳統的方法是利用同源重組的原理，用目的基因替換基因組上的特定基因，要實現這一目標，需要將目的基因克隆到合適的載體上，並在其兩側加上待敲除基因上的部分序列，使重組 DNA 進入細胞後能通過同源重組替換基因組的目標基因。條件性基因打靶 (conditional gene targeting) 是在目的基因兩側構建了 Cre 重組酶的切割位點。基因組編輯(genome editing) 是指一類能定向地在基因組上改變基因序列的技術，其中 CRISPR/Cas9 系統是目前應用最多的、脫靶最少的基因組編輯技術，也是細菌抵抗病毒感染的一種獲得性免疫機制。利用CRISPR/Cas9 基因組編輯技術對特定基因進行改造，也需要在體外構建含導向 crRNA (guide crRNA, gcrRNA) 和 Cas9 編碼基因的重組載體，然後將這種重組載體導入受體細胞，才能實現在基因組水平定向地改變特定基因的目的。
在RNA水平上干預基因的功能 RNA 干擾 (RNA interference, RNAi) 是通過干擾小 RNA (small interference RNA, siRNA) 與靶 RNA結合，從而阻止基因表達的方法。siRNA 可以直接採用化學法合成，也可以利用 DNA 克隆技術構建干擾小髮夾 RNA, 即將編碼 siRNA 反向互補序列和間隔序列(linker) 克隆入合適的載體，在細胞內轉錄合成干擾小髮夾 RNA,實現 RNA 干擾目的。
研究蛋白質的相互作用 重組DNA技術也是蛋白質相互作用研究的技術基礎。例如，酵母雙雜交系統(yeast two-hybrid system)是利用分別克隆轉錄因子DNA結合結構域(DNA binding domain, DBD)和轉錄激活結構域(transcription activating domain, TAD)的融合基因，對DBD-融合蛋白和TAD融合蛋白的融合部分的潛在相互作用能力進行研究。