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小鼠基础知识七: Cre-lox 小鼠配繁和鉴定策略
作者:TIS 杰克森实验室
文章内容
 
一般来说,Cre小鼠和Floxed小鼠是两个不同的品系,通过配繁的方式将它们整合到同一只小鼠身上。那么正确且快速的配繁策略是什么呢?繁育后得到的后代小鼠又如何鉴定以挑选出目标基因型呢?本文将围绕着这两个问题展开。
 
1 小鼠配繁策略
• 条件性敲除小鼠 (conditional knockout, cKO)
cKO小鼠通常需要把两个等位基因全部删除,才能达到基因敲除的目的,所以其floxed等位基因的基因型应该为纯合。而一般情况下,我们在使用cre时往往选用半合子的形式。这是因为:第一,保证cre基因的拷贝数一致,避免重组效率不同导致实验可重复性差;第二,有时cre基因的构建为转基因随机插入的形式,可能会破坏内源基因的表达,使用半合子在一定程度上可以避免转基因插入效应带来的影响。所以,cKO小鼠的目标基因型一般为cre/+;flox/flox,通常在F2代才能获得该基因型小鼠。
 
例如:B6.Cg-Speer6-ps1Tg(Alb-cre)21Mgn/J, 该品系是由mouse Albumin 增强子 / 启动子驱动的Cre小鼠,与 floxed小鼠配繁,可以靶向肝脏组织进行特异性敲除。产生Cre/lox肝脏组织特异性敲除的最高效的育种方案如下:首先如图1,为了产生杂合子的floxed等位基因和半 / 杂合子的Alb-cre转基因小鼠品系,将感兴趣的纯合子floxed小鼠与Alb-cre转基因小鼠株系交配。大约50%的后代为floxed等位基因杂合子,cre转基因为半/杂合子 (cre/+;flox/+)。

图 1

将这些小鼠与纯合子的 floxed小鼠配对 (见图 2)。这种交配产生的后代中,25%的小鼠为携带Alb-cre的floxed等位基因的纯合子小鼠。这些就是需要的实验小鼠。这类小鼠在肝脏中,感兴趣的等位基因被全部敲除,但在肝脏以外的组织只是携带LoxP位点,并不影响基因的表达。
 

图 2

通常来说,根据所需基因型和原始品系的基因型,即可推算出合适的配繁策略。上述方法是理想的较为高效的方法,但在实际实验中,还需要具体案例具体分析。

 

此外,需要注意的是以下几点:

1) Cre基因是否和floxed小鼠在同一染色体,是否会发生连锁反应。在选择品系的时候,尽可能选择Cre和floxed基因在不同染色体上的品系;

2) 在配繁过程中cre/+; flox/flox小鼠是否可以存活和可育;

3) 我们往往还需要在配繁中得到同窝对照小鼠,因此在设计配繁策略时也要考虑到这 一点。比如下表中,选用不同的对照鼠推荐的亲本小鼠基因型 (不考虑致死或不育现象)

对照小鼠基因型 配繁亲本小鼠基因型
F/F Cre/+; F/F F/F
Cre/+; F/+ Cre/+; F/+ F/F
Cre/+; +/+ Cre/+; F/+ F/+

 

• 过表达小鼠

Cre/lox系统除了可以用来条件性敲除内源基因,也可以用来条件性启动基因表达。在启动子和转基因编码序列之间适当插入 “loxp-STOP-loxp, LSL” 序列 (转录终止元件), 用以阻止基因的表达。Cre重组酶可以去除loxp位点间的终止元件,因此基因只在具有Cre活性的细胞中表达。与cKO条件性敲除小鼠两条等位基因都需要敲除不同,条件性表达小鼠通常只要有1条等位基因携带突变即可满足实验要求,因此基因型通常需是 Cre/+;flox/+,在F1代即可获得目的小鼠。

 

例如:使用STOCK Tg(MMTV-cre)4Mam/J (#003553) cre小鼠和B6.129S4-Krastm4Tyj/J (#008179) floxed 小鼠进行杂交,如下图。只需要将他们杂交一代,得到的F1代就可 以在乳腺中敲除LSL元件,进而特异表达 Kras*G12D点突变基因。如果表达的基因是GFP荧光或者LacZ等显色基因,常常作为报告小鼠品系用来确认Cre的特异性。

 

 

2. Cre-lox小鼠鉴定

我们以基因敲除为例,介绍 Cre-lox 小鼠的相关鉴定。首先需要鉴定小鼠是否为目标基因型。cKO小鼠的目标基因型是 Cre/+; flox/flox,此时同时使用原始 Cre 品系和 floxed品系的基因型鉴定方法即可。需要注意的是,如果使用了全身表达Cre,则需重新设计floxed基因敲除后的引物方可实现鉴定。

除此以外,我们往往还要鉴定小鼠基因功能上的敲除是否成功,这可以根据研究需求在 不同水平进行分析:

• 基因组水平

由于发生基因敲除后,基因片段发生改变,可以利用 PCR 产物大小差别来进行鉴定。 提取目标组织的DNA,通过特定的引物进行 PCR 鉴定。比如下图介绍了基因敲除后的 引物设计策略。

• 转录水平

基因片段被敲除后,该基因的转录也可能受到影响。提取目标组织的mRNA并反转录,设计相关基因以及内参基因的 qPCR 引物,利用 qPCR 实验鉴定该基因是否表达。应注意,敲除基因的引物尽量设计在被敲除的外显子或其后的外显子上。

• 蛋白水平

 

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