Ricombinazione omologa, lo scambio di materiale genetico tra due filamenti di DNA che contengono lunghi tratti di sequenze di base simili. La ricombinazione omologa si verifica naturalmente negli organismi eucariotici, nei batteri e in alcuni virus ed è un potente strumento nell’ingegneria genetica. Negli eucarioti, la ricombinazione omologa si verifica durante la meiosi, svolgendo un ruolo critico nella riparazione di nick a doppio filamento nel DNA e aumentando la diversità genetica consentendo la mescolanza di materiale genetico durante il crossover cromosomico., Nei batteri, la ricombinazione omologa è un importante meccanismo di riparazione del DNA e facilita l’incorporazione nel DNA del materiale genetico ricevuto tramite trasferimento genico orizzontale e trasformazione. Nei virus, la ricombinazione omologa aiuta a modellare l’evoluzione virale.
Nell’ingegneria genetica, la ricombinazione omologa viene utilizzata come forma di targeting genico, in cui una mutazione ingegnerizzata viene introdotta in un gene specifico come mezzo per indagare la funzione del gene. In questo approccio, DNA estraneo con una sequenza simile a quella del gene bersaglio ma affiancato da sequenze identiche a quelle a monte ea valle della posizione del gene bersaglio viene introdotto in una cellula. La cellula riconosce le sequenze di accompagnamento identiche come omologhi, causando il DNA del gene bersaglio da scambiare con la sequenza di DNA estraneo durante la replicazione., Lo scambio inattiva, o” mette ko”, il gene bersaglio. Nei topi, questo metodo viene utilizzato per colpire specifici alleli nelle cellule staminali embrionali, consentendo la produzione di topi knockout. Materiale genetico artificiale simile al gene bersaglio viene introdotto nel nucleo della cellula staminale embrionale, che reprime il gene bersaglio mediante il processo di ricombinazione omologa. Con il gene bersaglio reso inattivo, gli scienziati sono in grado di dedurre e indagare le sue funzioni biologiche nel topo.,
Numerosi geni del topo sono stati eliminati con l’aiuto del targeting genico, con conseguente produzione di centinaia di diversi modelli murini di disturbi umani, tra cui cancro, diabete, malattie cardiovascolari e disturbi neurologici. Il lavoro pionieristico sulla ricombinazione omologa nelle cellule staminali del topo è stato condotto dagli scienziati Mario Capecchi, Sir Martin J. Evans e Oliver Smithies, che hanno ricevuto il Premio Nobel 2007 in Fisiologia o medicina per le loro scoperte.
