开学新课题,如何定制适合自己的基因编辑鼠


金秋九月,适逢新学期伊始和国自然放榜,又有很多小伙伴开始规划自己3-5年的研究研究生生涯的课题了。作为当下高分文章常备工具的“基因编辑小鼠”,由于定制和繁育周期长,往往在课题设计时就需要考虑,这样在前期细胞层面的研究完成后,就可以丝滑的衔接动物实验了。今天小编就带大家了解一下基因编辑小鼠的那些事~




1. 基因编辑小鼠的诞生

基因编辑小鼠就是通过基因编辑技术,对小鼠的DNA进行精准改造后获得的具有特定基因特征的小鼠模型,它们能帮助我们更精确地模拟人类生理或病理状态。基因编辑小鼠的出现起始于上世纪80年代,一经面世,就引起了极大的关注。


  • 1980年,美国耶鲁大学的生物学家Frank Ruddle与其博士后Jon Gordon将一段纯化的病毒(SV40病毒)DNA片段注射到小鼠受精卵的细胞核(称为原核)中,再把受精卵移植到代孕母鼠输卵管中,产下78只小鼠其中2只小鼠基因组中携带着转入的病毒DNA。这项研究于1980年12月发表在PNAS上,宣告了动物转基因技术的正式诞生。


  • 1981年,Gordon和Ruddle在SCIENCE杂志上发表了其第二篇转基因小鼠的研究报告,证明转入的基因可以在小鼠体内稳定遗传。在1981年这篇文章中,作者首次将这种小鼠称为transgenic(转基因),“转基因”一词由此诞生,并流传至今。


  • 1982美国华盛顿大学的分子生物学家Rechard Palmiter和宾夕法尼亚大学的胚胎学家Ralph Brinster合作将大鼠的生长激素基因注射到小鼠受精卵中,成功获得了7只转基因小鼠,其中有6只转基因小鼠生长迅速,体重最高时达到同窝非转基因小鼠的1.8倍,他们将转基因小鼠被称为超级小鼠,相关研究成果发表在Nature杂志上,并在当时引起了轰动。


经过40多年的发展,基因编辑小鼠已成为生命科学基础研究、疾病机制解析、新药临床前研究等领域不可或缺的模式生物,走进了千千万万的实验室。



2. 基因编辑技术

基因编辑技术的发展,是一部追求更高效、更精准、更便捷的进化史。曾经火爆一时的基因编辑技术,如人工锌指核酸酶(ZFN, 1996年),转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN, 2011年)由于存在交大的毒性或者基因编辑效率不高等问题,现在已经很少使用。当下主流的基因编辑技术有CRISPR/Cas9、ES细胞打靶、高效转基因等,尤其是Crisp/Cas9技术,凭借其简单的操作方式,低廉的成本,成为大部分情况下,基因编辑的首选,促进了整个基因编辑行业的飞速发展。



3. 基因编辑的类型

根据不同的研究目的,基因编辑小鼠主要有以下几种类型:


  • 基因敲除(KO, Knock Out):让特定基因“沉默”或“失效”。这是最常用的策略之一,用于研究该基因缺失后对生物体的影响。例如,研究某个基因是否为致病基因。


  • 条件性基因敲除(CKO, Conditional Knock Out)更高级的“精准打击”。允许在特定的组织、细胞类型或特定的生命阶段(通过诱导系统)敲除目标基因,避免了全身性敲除可能导致的胚胎致死等问题,研究更具针对性。


  • 基因敲入(KI, Knock In)在特定基因位点“加入”一段外源DNA序列。这段序列可以是一个报告基因(原件敲入,如GFP用于示踪)、一个突变基因(点突变,模拟人类疾病突变)或一个人源化基因(基因人源化,使小鼠模型更接近人类情况)。




4. 如何定制属于自己的基因编辑小鼠

从上述的介绍可以看出,定制一款基因编辑小鼠,我们需要选择基因编辑的类型,还要确定基因编辑的方式,此外我们还要选择编辑的小鼠背景,通常我们需要综合考虑以下方面做出决定。


首先,我们要明确研究目的:

  • 想研究某个基因的功能?→ 优先考虑该基因敲除KO。


  • 想研究在特定组织或发育阶段起作用的基因?→ 优先考虑条件性基因敲除小鼠。


  • 想追踪特定细胞命运或表达特定蛋白?→ 优先考虑基因敲入小鼠,如给目的基因敲入标签。


  • 想模拟人类特定疾病(如癌症、遗传病)?→ 优先考虑构建疾病模型小鼠。


  • 想筛选药物或进行药理研究?→ 优先考虑靶点人源化小鼠。


其次,我们要考虑技术可行性:

  • CRISPR/Cas9:目前的主流选择,速度快、效率高、成本相对较低,尤其适合快速构建新模型。


  • 传统ES打靶:周期较长,但技术成熟稳定,适合大片段的基因编辑。


  • 高效转基因:构建周期短,但是使用前需要至少1-2年的筛选建系,仅在特定需求时选择。


另外,我们要选择背景品系:

  • 小鼠的遗传背景会对实验结果产生影响,通常需要将基因编辑小鼠与相同背景的野生型小鼠进行比较,以排除遗传背景带来的干扰。


  • 常见的基因编辑小鼠多选择C57BL/6J、BALB/c等背景品系。


最后也是最重要的,就是选择一家靠谱的公司定制自己的基因编辑小鼠了,拥有丰富的基因编辑经验往往是大家选择的重要依据。例如选择南模生物,将有专注模式生物25年的专业团队为您服务。


成立至今,利用基因编辑3大核心技术,我们已累计构建2万多种基因修饰小鼠模型,打磨出公司严谨专业的技术团队,技术成熟,流程完善,可提供满足不同实验需要的各种基因工程动物模型。




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希望这篇入门指南能帮助你打开基因编辑世界的大门!科研之路虽道阻且长,但有了这些“神奇小鼠”的陪伴,定会行则将至。祝大家新学期科研顺利,探索愉快!


关于我们

上海南方模式生物科技股份有限公司(Shanghai Model Organisms Center, Inc.,简称"南模生物"),成立于2000年9月,是一家上交所科创板上市高科技生物公司(股票代码:688265),始终以编辑基因、解码生命为己任,专注于模式生物领域,打造了以基因修饰动物模型研发为核心,涵盖多物种模型构建、饲养繁育、表型分析、药物临床前评价等多个技术平台,致力于为全球高校、科研院所、制药企业等客户提供全方位、一体化的基因修饰动物模型产品解决方案。



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