后基因组时代转基因小鼠在生命科学中的研究进展

随着后基因组时代的到来,转基因动物已成为新兴的最有效的动物实验模型,转基因小鼠应用领域越来越广泛。利用转基因小鼠,从生物整体上研究基因组的功能学,又称为后基因组学。活体研究各基因及调控作用,克服了原来此领域研究的局限性和片面性。国内外基因工程小鼠的制备已经形成了技术平台,发展规模化、商业化。现就转基因小鼠的发展、应用及转基因小鼠国内外现状和发展趋势予以综述。     

人类疾病基因工程动物模型的研究与应用

人类疾病动物模型是研究疾病发生机制、确定治疗方案及药物研究的重要载体,在人类医学发展史中占有十分重要的地位。基因工程动物模型作为21世纪人类研究疾病的理想动物模型,在生命科学的各个领域得到了广泛重视和研究。本文就转基因动物模型和基因剔除动物模型在医学和药学方面的应用研究予以综述。     

动脉粥样硬化基因工程小鼠模型

建立可靠的动脉粥样硬化动物模型对于探明其病因、发病机制及防治药物的开发均具有重要的意义。本文介绍了载脂蛋白、脂质代谢有关的受体、脂质代谢有关的酶和转运蛋白等十几种动脉粥样硬化相关基因的基因工程小鼠模型的特点及应用。     

基因工程与医学

目的：探讨基因工程研究与医学的关系。方法：对与医学有关的基因工程研究报告和最新成果,加以分析。结果：基因药物,基因诊断和治疗已在临床上取得一定应用。结论：基因工程研究促进医学的发展。     

凝血因子Ⅸ基因剔除小鼠近交系的建立

目的 :建立可稳定遗传、临床症状显著的凝血因子 (F )基因剔除小鼠近交系。 方法 :以 PCR扩增检测小鼠尾组织 DNA,一期法检定小鼠血浆 F 活性和血浆凝血酶原时间 (PT)、白陶土部分凝血活酶时间 (KPTT)值 ;取以上结果为全阳性的小鼠以选优法进行全同胞兄妹交配 ,每代选用第一胎小鼠留种 ,第 8代开始筛选纯合子。 结果 :F8代 F 基因剔除小鼠PCR检测阳性率 92 % ,到 F1 2 代小鼠阳性率达 10 0 % ;F 活性 (2 .4 7± 1.75 ) %较正常小鼠 (14 8.18± 4 6 .98) %明显降低 (P<0 .0 1) ;F 基因剔除小鼠已近交培育到第 12代 ,遗传性状稳定 ,并有自发出血倾向。结论 :成功建立了纯合子 F 基因剔除小鼠近交系 ,该小鼠符合人血友病 B相应临床症状     

Smad3基因剔除小鼠的繁殖与基因型鉴定

目的为进一步深入研究Smad3基因在脊椎动物发育中的重要作用,对Smad3基因剔除小鼠进行保种和繁育研究.方法采用基因剔除杂合子小鼠进行保种,通过PCR和Southern杂交对杂合子小鼠交配所产生的后代进行基因型鉴定,纯合子小鼠和野生型小鼠用于表型分析,杂合子小鼠用于留种和繁殖生产.结果采用PCR方法对278只子代小鼠进行了基因型鉴定,83只为野生型,133只为杂合子,62只为纯合子.结论Smad3基因剔除突变能稳定遗传.采用杂合子小鼠保种,子代小鼠三种基因型比例符合孟德尔遗传定律.     

RIG-I基因剔除小鼠表型的初步分析

目的通过对视黄酸诱导基因Ⅰ(RIG-I基因)剔除小鼠表型的分析,在整体动物水平揭示RIG-Ⅰ的生物学功能。方法Northern blotting和半定量RT-PCR检测小鼠组织中RIG-I基因的表达;对小鼠的表型分析包括体质量的测量、外周血细胞分类计数、代谢指标测定及病理组织学检查。结果RIG-Ⅰ在小鼠多种组织中广泛表达,但表达水平存在一定差异。RIG-Ⅰ基因剔除后,小鼠未见明显发育异常;无明显预期的粒系分化受阻表现;但RIG-Ⅰ基因剔除小鼠外周血相中的粒/淋比明显倒置,且对条件性致病菌易感。结论RIG-Ⅰ在小鼠抗细菌免疫过程中具有重要作用。     

RIG-Ⅰ基因剔除小鼠表型的初步分析

目的 的通过对视黄酸诱导基因Ⅰ(RIG-Ⅰ基因)剔除小鼠表型的分析,在整体动物水平揭示RIG-Ⅰ的生物学功能.方法 Northern blotting和半定量RT-PCR检测小鼠组织中RIG-Ⅰ基因的表达;对小鼠的表型分析包括体质量的测量、外周血细胞分类计数、代谢指标测定及病理组织学检查.结果 RIG-Ⅰ在小鼠多种组织中广泛表达,但表达水平存在一定差异.RIG-Ⅰ基因剔除后,小鼠未见明显发育异常;无明显预期的粒系分化受阻表现;但RIG-Ⅰ基因剔除小鼠外周血相中的粒/淋比明显倒置,且对条件性致病菌易感.结论 RIG-Ⅰ在小鼠抗细菌免疫过程中具有重要作用.     

RIG-Ⅰ基因剔除小鼠表型的初步分析

目的 的通过对视黄酸诱导基因Ⅰ(RIG-Ⅰ基因)剔除小鼠表型的分析,在整体动物水平揭示RIG-Ⅰ的生物学功能.方法 Northern blotting和半定量RT-PCR检测小鼠组织中RIG-Ⅰ基因的表达;对小鼠的表型分析包括体质量的测量、外周血细胞分类计数、代谢指标测定及病理组织学检查.结果 RIG-Ⅰ在小鼠多种组织中广泛表达,但表达水平存在一定差异.RIG-Ⅰ基因剔除后,小鼠未见明显发育异常;无明显预期的粒系分化受阻表现;但RIG-Ⅰ基因剔除小鼠外周血相中的粒/淋比明显倒置,且对条件性致病菌易感.结论 RIG-Ⅰ在小鼠抗细菌免疫过程中具有重要作用.     

Myostatin基因敲除对哺乳期幼鼠骨骼肌生长的影响

目的 构建稳定的肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)基因敲除小鼠模型,观察敲除MSTN基因对哺乳期幼鼠骨骼肌生长的影响,并初步探讨其相关机制.方法 采用Cre-LoxP系统建立MSTN基因敲除的小鼠模型,通过PCR法鉴定子代小鼠基因型;比较MSTN基因敲除后小鼠体质量及腿部骨骼肌质量的变化;免疫荧光法检测野生型小鼠与MSTN基因敲除小鼠腿部骨骼肌纤维横截面积;qPCR法检测MST基因敲除小鼠Atrogin-1和MuRF-1 mRNA的表达.结果 PCR结果显示:子代小鼠的基因型符合MSTN-loxP+/+MCK-Cre+/-;与野生型小鼠(WT)相比,MSTN敲除小鼠(KO)体质量及骨骼肌质量显著增加,在出生第7、21天差异均具有统计学意义(P＜0.05),腿部骨骼肌纤维显著增粗,差异具有统计学意义(P＜0.01);而MSTN基因敲除后小鼠Atrogin-1和MuRF-1的mRNA表达较野生型小鼠显著降低,差异具有统计学意义(P＜0.01).结论 利用Cre-loxP系统成功建立稳定的MSTN基因敲除的小鼠模型,该小鼠腿部骨骼肌纤维增粗,其质量以及小鼠体质量显著增加,其机制可能与泛素连接酶Atrogin-1和MuRF-1的表达下调有关.     

鞘氨醇激酶2(SphK2)基因敲除小鼠繁殖及基因型鉴定

目的 繁殖和快速鉴定鞘氨醇激酶2(SphK2)基因敲除小鼠.方法 将SphK2敲除杂合子小鼠进行配种繁殖,提取子代小鼠尾部DNA,用PCR方法检测子代小鼠基因型.结果 SphK2杂合子小鼠的饲养及繁殖均获得成功,获得子代小鼠,基因型分别为杂合子(SphK2+/-)、纯合子(SphK2-/-)和野生型(SphK2+/+).结论 SphK2基因敲除小鼠的繁育和鉴定均获得成功,为进一步研究SphK2生物学功能提供了理想的动物模型.     

Rip1-Tag2;P-sel-/-小鼠模型的构建

目的构建Rip1-Tag2;P-sel-/-小鼠模型。方法将Rip1-Tag2小鼠与P-选择素敲除(PKO)小鼠杂交,剪尾提DNA后用PCR法检测小鼠的基因型。结果 Rip1-Tag2小鼠与PKO小鼠杂交三代后,Rip1-Tag2;P-sel-/-小鼠模型构建成功。结论将Rip1-Tag2小鼠与PKO小鼠杂交三代后成功建立了Rip1-Tag2;P-sel-/-小鼠模型,并进行繁育。     

应用ERKO小鼠观察雌激素对痛觉的影响及ERs的作用特点

目的:探讨雌激素通过ERs对痛觉的影响?方法:WT?αERKO和βERKO小鼠随机分为去卵巢加17β-E2组(OVX+17β-E2)和去卵巢组(OVX+Oil),甩尾热痛仪和热痛刺激仪测痛,并应用福尔马林致痛模型评价雌激素对痛觉的影响?结果:将WT小鼠卵巢切除后给予外源性雌激素,发现17β-雌二醇(17β-E2)对甩尾痛阈和缩足痛阈没有影响,敲除ERα或ERβ后甩尾痛阈和缩足痛阈也没有变化;17β-E2能够降低福尔马林炎症性痛实验的Ⅱ相反应,但对Ⅰ相反应无影响?进一步应用ERKO小鼠模型观察ERα和ERβ的作用特点发现,较WT小鼠,βERKO雌性小鼠在福尔马林炎症性痛模型Ⅱ相疼痛反应行为的时间减少,而在Ⅰ相反应中没有差别;αERKO小鼠福尔马林炎症性痛实验与WT比较没有明显差异?结论:雌激素可以影响慢性炎性痛,可能与影响急性痛进程无关?ERβ亚型在雌激素调节痛觉传递和调制过程中发挥着重要作用?     

BIGH3R555w突变转基因小鼠模型的建立

目的建立BIGH3R555w突变转基因角膜营养不良小鼠模型。方法构建以磷酸甘油酸激酶（phosphoglyceratekinase,PGK）为启动子的BIGH3（M）-IRES-EGFP重组质粒载体,通过原核显微注射方法将线性化、纯化后的外源质粒注射入C57小鼠受精卵中,胚胎移植入假孕受体母鼠输卵管内,获得子代小鼠。用PCR方法检测子代鼠尾基因组DNA,通过RT—PCR及Western印迹法检测BIGH3基因表达。结果8只假孕小鼠共移植注射后的胚胎84枚,出生35只子代鼠,经PCR检测得到4只转基因阳性小鼠。RT—PCR和Westem印迹法检测结果显示,BIGH3R555w在转基因小鼠角膜表达量明显增多。结论通过显微注射法使外源基因B1GH3555w突变体在小鼠基因组中整合,成功建立了BIGH3突变转基因小鼠模型,该模型可为今后进一步研究角膜营养不良疾病的发病机制提供依据。     

LRP16转基因小鼠的繁殖与鉴定

目的：繁殖和鉴定携带有外源LRP16基因的转基因小鼠,为体内研究LRP16的生物学功能提供动物模型。方法首先将构建好的LRP16转基因重组质粒转染到293T细胞,鉴定该质粒是否可以有效表达目的蛋白,随后利用原核显微注射方法将线性化的重组质粒注射入品系为FVB的小鼠受精卵中,获得F0代小鼠。应用PCR方法对F0代小鼠进行鉴定,并将阳性F0代小鼠继续繁殖。结果 LRP16转基因重组质粒在293T细胞中可以有效表达,经PCR鉴定获得3只阳性F0代小鼠,阳性率为6.23%,选取其中1只整合有LRP16基因的F0代雄鼠,通过其与野生型FVB小鼠杂交获得7只F1代子鼠,其中4只为阳性鼠,阳性率为57.14%。从F1代中再次选取其中1只阳性雄鼠与野生型小鼠杂交繁殖获得5只F2代子鼠,PCR鉴定结果显示2只为阳性,阳性率为40%。结论 LRP16基因成功整合到小鼠基因组中,并且能够稳定遗传,为后续在动物整体水平研究LRP16的功能奠定了基础。     

apoE基因敲除小鼠冠状动脉内粥样硬化病灶与外膜炎症关系初探

目的 研究载脂蛋白E基因敲除apoE小鼠冠状动脉内的动脉粥样硬化病灶的分布、组成、发生和发展机制。方法 对60和120周龄apoE-／-小鼠心脏作连续切片,行Movat特殊染色。从冠状动脉在主动脉开口处连续追踪冠状动脉主干和心肌内冠状动脉小分支,用图像分析仪测量血管口径;根据Movat染色结果观察病灶内组成成分,寻找病灶并分类。结果 在apoE-／-小鼠冠状动脉内发现从主动脉内直接延续来的延伸病灶和在冠状动脉内形成的原位病灶;有延伸病灶的冠状动脉外膜有大量炎性细胞漫润。而独立病灶多发生在左室壁心肌内,更多见于血管分支处和左室乳头肌附近;在有独立病灶的冠状动脉外膜常可发现有增多的炎性细胞。两组小鼠无显著性差异。结论 apoE-／-小鼠冠状动脉主干和心肌小分支内分别存在着延伸和独立的粥样硬化病灶,随着小鼠周龄增加,在形态上更接近成熟病灶。动脉外膜炎症和心肌收缩对血管的挤压可能与病灶的发生和发展有密切关系。     

转基因鼠前列腺癌模型CT灌注成像及介入治疗初探

目的运用CT灌注成像评价转基因鼠前列腺癌模型生长过程中的血流灌注情况并报告初步介入治疗结果。方法6只转基因鼠前列腺癌模型及正常小鼠5只进行CT灌注成像;1只转基因鼠前列腺癌模型进行介入手术（TAE）。结果肿瘤边缘的BF、BV,大于肿瘤中心和正常前列腺组织,P〉0.01,后两者没有明显差异,P〈0.05。MTT方面,三者没有明显差异（P〈0.05）。PS方面,肿瘤中心大于肿瘤边缘和正常前列腺组织,P〉0.01,后两者没有明显差异,P〈0.05。1只转基因鼠成功行介入手术（TAE）,CT扫描显示碘油沉积在肿瘤内,处死后病理观察肿瘤坏死严重。结论CT灌注成像技术可以用来评价转基因鼠前列腺癌模型的血流动力学变化,介入治疗对前列腺癌具有潜在的临床应用价值。     

转基因鼠中人α类珠蛋白基因簇染色质构象调控变化

目的 用人珠蛋白转基因鼠模型建立染色质构象捕获的技术体系,探讨人α类珠蛋白基因簇的染色质构象变化与基因表达调控的关系。方法 使人α类珠蛋白转基因纯合子公鼠与KM母鼠交配,从怀孕14．5d的母鼠体内取出珠蛋白基因表达组织胎肝和非表达组织胎脑细胞,用甲醛交联固定细胞核内的染色质构象,限制性内切酶Nco Ⅰ消化后用T4DNA连接酶连接,解交联后提取并纯化连接的基因组DNA,在连接位点的两侧设计引物,用半定量PCR分析胎肝和胎脑中人α类珠蛋白基因簇染色质构象模式。结果以含HS40的限制性酶切片段作固定片段时,在胎脑中其他限制性酶切片段与其交联效率随线型距离增加而降低;而在胎肝中,表达的珠蛋白基因α2、α1的酶切片段与其交联效率明显高于胎脑,含有已关闭珠蛋白基因ζ的酶切片段与其交联效率与胎脑相当。以含α2的限制性酶切片段作固定片段时,在胎脑中其他限制性酶切片段与其交联效率随线型距离增加而降低;而在胎肝中,上游调控元件HS40和33与其交联效率明显高于胎脑;HS10和8与其交联效率略低于胎脑。结论 在表达组织中,人α类珠蛋白基因簇上游远端调控元件通过形成染色质环与下游表达基因靠近,从而调控α类珠蛋白基因的表达;而在非表达组织中,无此染色质环形成。     

慢病毒载体法制备遗传工程猴和小型猪的现状及应用前景展望

较小鼠等啮齿类动物而言,猴和小型猪等大型实验动物在亲缘关系上与人类更为接近,在解剖、生理生化代谢及疾病发病机制等多方面与人类更接近,使它们在复制人类疾病模型,研究疾病发病机制和新药研发等中有无可替代的应用。而制备遗传工程大动物可以更深入地解析人类疾病,并可为器官移植和新药研发提供更充分的实验材料。基于慢病毒介导的转基因方法近几年已越来越多地被用来制备遗传工程猴和小型猪。与传统的原核显微注射方法和体细胞核移植法相比,慢病毒介导的转基因方法转基因效率高,操作更简单。因此,构筑基于慢病毒介导的转基因方法制备遗传工程猴和小型猪的技术平台将对生物医学研究产生巨大推动作用。