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Cas9-CKI小鼠繁育原则与路线讲解

2021.3.08

随着基因工程技术的发展,针对特定基因研究的小鼠模型构建也越来越成熟。但是,构建成功的模型小鼠要用于实验,还需要漫长的繁育之路要走。行百里者半九十,你以为模型构建成功了就结束了吗?NO NO NO!繁育是提供合格实验材料过程中的临门一脚。

特别是对于CKO、CKI这些组织特异性的模型小鼠,需要与cre工具鼠配繁,才能得到在特定组织敲除或敲入的目的小鼠。而基于cas9[1]技术制作的CKI小鼠,对于不同的构建策略,繁育之路也是不同的。这一点需要涉及Cas9-CKI繁育工作的研究人员注意。否则,三周怀胎,一朝分娩,含辛茹苦到断乳,最终还是宝宝心里苦。

Cas9-CKI小鼠的构建过程分体外和体内两个阶段:

 


 

1.F0 代繁育原则:

1) 利用CRISPR/Cas9系统打靶获得到的小鼠,由于Cas9系统在受精卵阶段对基因进行编辑,在F0代可能出现多种基因型并存的状态。Cas9技术制作的小鼠不带有Neo标记基因,但是会产生多条line,F0要分line繁育。

2) 阳性F0代小鼠和野生型背景鼠回交后,所得到的后代基因型将会单一。

3) F0代小鼠之间不能相互交配。

2. F1代及F1代之后繁育原则:

1) 由F0代小鼠和野生型背景鼠交配得到的后代小鼠称为F1代。

2) 阳性F1代小鼠可用于保种建系。

Cas9-CKI小鼠的模型构建主要有2个策略,虽然繁育原理不同,但是其繁育路线大致相同;下面跟大家介绍一下两个不同构建策略制作的Cas9-CKI小鼠的繁育路线。

 

构建策略I

使用loxp-stop-loxp系统[2]进行条件性表达靶基因时(如下图),在未删除loxp片段之前,小鼠表达野生型基因,在删除loxp片段后,小鼠表达点突变后基因。


 

配繁原则是配cre工具鼠,删除stop元件,构建KI小鼠或者组织特异性KI小鼠。

 

构建策略II

使用loxpmut-cre系统[3]进行条件性表达靶基因时(如下图),

 


 

配繁原则是CKI小鼠配cre工具鼠,野生型的loxp之间的基因首先发生倒置,使得lox2272位点变为同向,同时发生片段删除,表达预期的靶位点,所以通过配繁不同的cre工具小鼠,可以获得不同组织表达的基因的定点突变。

 

繁育路线一

目标得到全身插入小鼠

1.F0(嵌合鼠)配背景鼠,得到F1代阳性鼠(F1代小鼠需测序);选择需要的line繁育;

2.阳性F1代Fl/wt小鼠配全身性cre小鼠,得到KI/wt-creT小鼠(全身敲入目的基因且带有cre基因);

3.KI/wt-creT小鼠配背景鼠,得到KI/wt-creW小鼠(全身敲入目的基因且不带有cre基因);

4.KI/wt-creW小鼠互配得到KI/KI-creW小鼠。(全身敲入目的基因纯合小鼠)

 

繁育路线二

目标得到组织特异性插入小鼠

1.F0(嵌合鼠)配背景鼠,得到F1代阳性鼠(F1代小鼠需测序);选择需要的line繁育;

2.阳性F1代Fl/wt小鼠配组织特异性cre小鼠,得到fI/wt-creT小鼠(组织特异性敲入目的基因且带有cre基因);

3.fI/wt-creT小鼠配fI/wt-creW或fI/wt小鼠,得到fI/fl-creT小鼠。(组织特异性敲入目的基因纯合小鼠)

 

繁育路线三

目标得到flox小鼠

1.F0(嵌合鼠)配背景鼠,得到F1代阳性鼠(F1代小鼠需测序);选择需要的line繁育;

2.阳性F1代Fl/wt小鼠互配,得到fI/fl小鼠。(组织特异性敲入flox纯合小鼠)

 

Cas9-CKI小鼠繁育还是比较专业的,但是理清了思路就明白其中奥秘了。对于需要配cre工具鼠的CKI小鼠来说,如果想要得到纯合插入的小鼠,使用的cre应避免与目的基因在同一染色体上,否则得不到纯合插入小鼠。万里阳光道,不负上心人,在小鼠繁育的道路上,你多上点心知道的多一点,就更能把握正确的方向。

漫漫科研路,莘莘同行人,加油~

 

参考文献

[1] Shalem O , Sanjana N E , Hartenian E , et al. Genome-Scale CRISPR-Cas9 Knockout Screening in Human Cells[J]. Science, 2014, 343(6166):84-87.

[2] Sblattero D , Lou J , Marzari R , et al. In vivo recombination as a tool to generate molecular diversity in phage antibody libraries[J]. journal of biotechnology, 2001, 74(4):303-315.

[3] Yu G , Xin-Tai Z . A New Combination of Mutated loxPs in a Vector for Construction of Phage Antibody Libraries[J]. Acta Biochimica Et Biophysica Sinica(7):7.


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