条件性基因敲入
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在条件性基因敲入(conditional knockin)小鼠中,通常会在启动子后插入LoxP介导的终止子,来实现条件性基因敲入。这个终止子设计为在敲入基因编码区的上游、启动子末端下游,具有两端带有LoxP元件的结构。这样的基因敲入小鼠中,目的基因表达完全受到终止子的抑制,直到Cre重组酶出现将终止子剔除后才能正常表达。因此,只需要通过控制Cre重组酶的时空特异性表达,就能在合适时间地点启动敲入基因的表达。
对于点突变敲入实验,与条件性基因敲入类似,只要同时把LoxP介导的终止子和点突变基因通过传统同源重组打靶ES细胞,生产基因敲入小鼠,然后根据实验需要与条件性表达Cre的转基因小鼠杂交,即可实现条件性敲入点突变小鼠模型的构建。在近年来的针对浸润性导管胰腺癌的研究中,研究人员使用条件性基因敲入的方式获得了KrasG12D点突变敲入且以LoxP-stop codon控制表达的小鼠。只有在这类小鼠与以Pdxl启动子特异性控制Cre重组酶的转基因小鼠杂交产生的后代中,才会发生胰腺癌变。
除了Cre/LoxP重组系统外,还有许多类似的重组酶系统,比如Flp/Frt重组酶系统。但由于Flp重组酶的最适作用温度是30℃,不如Cre适应性强(最佳温度为37℃),这就限制了Flp在哺乳动物体内的实用性。但我们依然可以在细胞水平上使用Flp/Frt重组体系,从而实现可以将两种重组系统结合的两步法条件性基因敲入和敲除。这与传统的3个LoxP组成的小鼠相比,有效提高了后期杂交后代阳性的几率。最近,突变型优化的Flp酶可以有效地在37℃工作,为基因修饰动物提供了很有用的工具(见图3-14)。
图3-14 FLP和Cre技术结合的基因敲除技术
随着RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术的发展,研究者开始利用基因敲入生产RNAi小鼠。但由于全身范围内的基因敲低(knockdown)对于科学研究来说是难以接受的,人们开始寻求Cre/LoxP介导的条件性RNAi。研究者在RNAi载体的shRNA正反义链间插入floxed-stop codon,然后通过基因敲入导入ROSA26位点,通过特异性表达的Cre重组酶控制RNAi的组织特异性。此外,还可以向shRNA启动子区插入正筛选基因(如flox PGK-neo)来阻止shRNA转录的方式实现Cre/LoxP特异性调控shRNA基因敲入小鼠的基因表达。
北检院部分仪器展示