【小鼠大學(xué)問】養(yǎng)小鼠你要知道的那些事(三):基因工程小鼠繁育方案


轉(zhuǎn)基因

重點(diǎn):轉(zhuǎn)基因陽性小鼠與野生型小鼠交配 TG × WT

這里說的轉(zhuǎn)基因,并非廣義上的所有的基因修飾,而是特指外源基因隨機(jī)地整合到小鼠染色體上獲得的隨機(jī)插入轉(zhuǎn)基因小鼠。

通過受精卵顯微注射的方式,通常我們會(huì)獲得很多個(gè)帶有外源基因插入的首建鼠(Founder)。每一個(gè)首建鼠,外源基因插入的位置或次數(shù)都是不同的。所以每個(gè)首建鼠都應(yīng)該自成一系,也就是我們說的建系。

圖1.jpg

每一個(gè) Founder 鼠分別與野生型(WT)小鼠(比如,常用的C57BL/6J)交配,獲得的 F1子代;經(jīng)過鼠尾基因型鑒定后,F(xiàn)1代中的陽性小鼠保留并再與野生型小鼠交配,獲得 F2子代;F2代陽性小鼠保留再與野生型小鼠交配,獲得 F3子代;以此類推。一個(gè) Founder 鼠產(chǎn)生的子代,稱為一個(gè)系。一般以 Founder 鼠的編號(hào)命名,比如:3號(hào) Founder 獲得的后代陽性小鼠,稱為 3系。

F1代中可能出現(xiàn)一窩小鼠沒有一只是陽性的情況。這是由于外源基因的整合可能發(fā)生在多細(xì)胞期,導(dǎo)致 Founder 小鼠中并不是所有細(xì)胞(包括生殖細(xì)胞)都有外源基因的整合,而是呈嵌合狀態(tài)。先別急著扔掉這個(gè) Founder 鼠,因?yàn)樗匀挥锌赡苁莻€(gè)陽性的 Founder,可以再試著多配幾窩。除非你的 Founder 鼠多到用不完... Lucky you!

還有幾點(diǎn)需要引起注意!

Founder 鼠之間不能相互交配。

通常轉(zhuǎn)基因小鼠的基因型鑒定方法只能判斷有無外源基因的整合(即陽性或陰性),并不能判斷某特定位點(diǎn)的純合或雜合。

陽性子代小鼠之間也不建議相互交配。

基因型陽性并不等于表達(dá)陽性,所以交配到F2代以上,還需要對(duì)每個(gè)系中的部分小鼠進(jìn)行外源基因表達(dá)的檢測(cè),篩選到符合實(shí)驗(yàn)要求的轉(zhuǎn)基因系。

基因敲除/敲入

重點(diǎn):雜合子與雜合子交配,獲得純合子+/- × +/- → -/-

對(duì)于采用 ES細(xì)胞打靶途徑獲得的基因敲除(KO)小鼠,在 Flp 重組酶去除 Neo 抗性基因以后,可以通過 KO 雜合子(+/-)之間相互交配的方式獲得1/4KO 純合子小鼠(-/-)、1/2 KO 雜合子小鼠(+/-)以及 1/4同窩野生型對(duì)照小鼠(WT)。繁育流程如下圖所示:

圖2.jpg

該路徑同樣也適用于基因敲入(KI)小鼠。

需要指出的是,對(duì)于利用 CRISPR/Cas9 介導(dǎo)的 NHEJ 途徑獲得的 KO 小鼠,情況有所不同,方案類似于轉(zhuǎn)基因小鼠的繁育。由于 NHEJ DNA修復(fù)的結(jié)果是隨機(jī)發(fā)生的,所以每一只 KO Founder 小鼠、甚至一只 Founder 中每個(gè)細(xì)胞的基因型都可能是不同的。因此,KO Founder 要與野生型小鼠(比如:C57BL/6J)交配,獲得基因型明確的 F1子代 KO 雜合子(+/-)小鼠。隨后,才能進(jìn)行雜合子小鼠的相互交配。

圖3.jpg

注意事項(xiàng):

不同的 KO Founder 之間不能相互交配。

不同的 KO Founder 的子代之間也不建議相互交配。


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條件性基因敲除

重點(diǎn):獲得 flox 純合同時(shí) Cre 陽性的小鼠(f/f;Cre-)× (f/+;Cre+) → f/f;Cre+

Flox 小鼠在去除 Neo 基因以后(CRISPR/Cas9 途徑獲得的 CKO 小鼠省略此步驟),獲得僅含有兩個(gè) loxP 位點(diǎn)的 flox 雜合子小鼠(flox/+,可縮寫成 f/+)。 flox 雜合子(f/+)小鼠與組織特異性或誘導(dǎo)型 Cre 陽性(Cre+)小鼠交配,獲得 flox 雜合同時(shí)帶有 Cre (f/+;Cre+)的小鼠,再與 flox 雜合子(f/+)交配,這樣最終可以獲得1/8的 flox 純合且?guī)в?Cre 的條件性基因敲除小鼠(f/f;Cre+)。

圖4.jpg


是不是覺得1/8的比例太低了?那可以用下面的方法,輕輕松松將效率提高一倍。很簡(jiǎn)單,在繁育 f/+;Cre+的同時(shí),繁育 flox 純合子(f/f),再將這兩種小鼠相互交配。這樣,就可以獲得1/4的 f/f;Cre+ 敲除小鼠啦。
圖5.jpg


最后,資深達(dá)人才知道的小貼士:

在設(shè)計(jì)繁育路線、估算繁育規(guī)模的時(shí)候,有幾個(gè)系數(shù)會(huì)幫助你更順利地獲得足夠數(shù)量的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組:

圖6.jpg


估算公式:


圖7.png




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