基因剔除小鼠

基因敲除小鼠或基因敲除小鼠是一种转基因小鼠（Mus musculus），研究人员通过用人工 DNA 片段替换或破坏现有基因来灭活或敲除现有基因。 它们是研究已测序但功能尚未确定的基因作用的重要动物模型。 通过使特定基因在小鼠体内失活，并观察与正常行为或生理学的任何差异，研究人员可以推断其可能的功能。

小鼠是目前与人类关系最密切的实验动物物种，可以很容易地应用基因敲除技术。 它们广泛用于敲除实验，尤其是那些研究与人类生理学相关的遗传问题的实验。 老鼠的基因敲除要困难得多，而且自 2003 年以来才有可能。

1989 年，Mario R. Capecchi、Martin Evans 和 Oliver Smithies 创造了xxx只有记录的基因敲除小鼠，他们因此获得了 2007 年诺贝尔生理学或医学奖。 产生基因敲除小鼠的技术方面以及小鼠本身已经在许多国家被私营公司申请了专利。

敲除基因的活性可提供有关该基因通常做什么的信息。 人类与小鼠共享许多基因。 因此，观察基因敲除小鼠的特征可为研究人员提供信息，这些信息可用于更好地了解相似基因如何导致或促成人类疾病。

基因敲除小鼠在其中有用的研究示例包括研究和模拟不同类型的癌症、肥胖症、心脏病、糖尿病、关节炎、药物滥用、焦虑症、衰老和帕金森病。 基因敲除小鼠还提供了一种生物学和科学背景，可以在其中开发和测试药物和其他疗法。

每年有数百万只基因敲除小鼠用于实验。

基因敲除小鼠有数千种不同品系。许多小鼠模型以被灭活的基因命名。 例如，p53 敲除小鼠以 p53 基因命名，该基因编码一种通常通过阻止细胞分裂和/或诱导细胞凋亡来抑制肿瘤生长的蛋白质。 出生时带有使 p53 基因失活的突变的人类患有 Li-Fraumeni 综合征，这种疾病会显着增加早年患骨癌、乳腺癌和血癌的风险。 其他小鼠模型根据其物理特征或行为命名。

基因敲除小鼠的生产过程有多种变化； 下面是一个典型的例子。

• 要敲除的基因是从小鼠基因库中分离出来的。 然后设计一个新的 DNA 序列，它与原始基因及其直接相邻序列非常相似，除了它被充分改变以使基因无法操作。 通常，新序列还会被赋予一个标记基因，这是一种正常小鼠所没有的基因，它赋予对某种有毒物质（例如新霉素）的抗性或产生可观察到的变化（例如颜色或荧光）。 此外，构建体中还包含第二个基因，例如 herpes tk+，以完成完整选择。
• 胚胎干细胞是从小鼠囊胚（非常年轻的胚胎）中分离出来并在体外培养的。 对于这个例子，我们将从一只白老鼠身上提取干细胞。

• 通过电穿孔将步骤 1 中的新序列引入步骤 2 中的干细胞中。 通过同源重组的自然过程，一些电穿孔干细胞会将带有敲除基因的新序列并入染色体，以代替原始基因。 重组成功的几率相对较低，因此大多数改变的细胞只会在两条相关染色体中的一条中具有新序列——它们被称为杂合子。 用含有新霉素抗性基因和疱疹 tk+ 基因的载体转化的细胞在含有新霉素和更昔洛韦的溶液中生长，以便选择通过同源重组发生的转化。 任何通过随机插入发生的 DNA 插入都会死亡，因为它们对新霉素抗性基因和疱疹 tk+ 基因检测呈阳性，其基因产物与更昔洛韦反应产生致命毒素。 此外，未整合任何遗传物质的细胞对这两种基因的检测均为阴性，因此会死于新霉素中毒。
• 使用步骤 1 中的标记基因，将掺入敲除基因的胚胎干细胞与未改变的细胞分离。例如，可以使用改变细胞对其具有抗性的毒剂杀死未改变的细胞。