基因編輯鼠的種類很多，在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)研究的內(nèi)容和目的來選擇合適的基因編輯鼠才能取得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我們通常會(huì)根據(jù)研究內(nèi)容從背景品系、修飾的基因、修飾的方式以及構(gòu)建技術(shù)這幾個(gè)方面進(jìn)行考慮來選擇合適的基因編輯鼠。今天我們就先來聊一聊研究中常用的兩種背景品系及構(gòu)建技術(shù)的選擇。

 

研究中常用的兩種背景品系的選擇

 

面對(duì)家族龐大的基因編輯鼠，你是否有過這樣的疑惑？為什么有的研究大多選擇“小白鼠”，而有的研究卻偏好“小黑鼠”？這是因?yàn)椴煌�背景品系的基因編輯鼠的表型可能存在極大的差異，這種差異可以表現(xiàn)為完全不同的表型、表型的外顯率變化或者是表型的可變表達(dá)。

 

 

實(shí)驗(yàn)鼠分為近交系和遠(yuǎn)交系（封閉群），由于遠(yuǎn)交系雜合率高，個(gè)體差異大；近交系基因純合、遺傳穩(wěn)定、表型一致、背景資料清晰可查等原因，生物醫(yī)藥研究大多選擇近交系的小鼠。

 

目前，實(shí)驗(yàn)室中最常用的近交系小鼠品系是C57BL/6和Balb/C，對(duì)這兩種小鼠選擇時(shí)通常考慮它們?cè)诿庖邔W(xué)上的差異。那么這兩種小鼠有什么特點(diǎn)？在免疫學(xué)上主要存在哪些差異呢？

 

C57BL/6

 

它是繼人類之后第二個(gè)完成基因組測(cè)序的哺乳動(dòng)物，國際小鼠表型協(xié)會(huì)（IMPC）一直對(duì)其基因進(jìn)行功能分析，而且由于它是近交系小鼠，遺傳背景一致，不同的個(gè)體之間在表達(dá)上或表型上的變化不可能歸因于遺傳背景的不同，因此它是大多數(shù)定點(diǎn)修飾和轉(zhuǎn)基因的首選遺傳背景品系。

 

特性：

● 各種腫瘤發(fā)病率低。乳腺癌自然發(fā)生率低（0%-1%），用致癌物難以致癌。老齡鼠淋巴瘤自發(fā)率為20％～25％；雌鼠白血病自發(fā)率為7％～16％，經(jīng)照射后肝癌發(fā)生率高。

 

● 對(duì)放射物質(zhì)耐受力中等。

 

● 補(bǔ)體活性高。

 

● 較易誘發(fā)免疫耐受性。

 

● 對(duì)結(jié)核桿菌敏感。對(duì)鼠痘病毒有一定的抵抗力。

 

● 干擾素產(chǎn)量較高。

 

● 嗜酒精性高，腎上腺素類脂質(zhì)濃度低，對(duì)百日咳組織胺易感因子敏感。

 

● 研究飲食誘導(dǎo)的肥胖和慢性實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎多發(fā)性硬化癥模型的首選模型。

 

● 巨噬細(xì)胞對(duì)炭疽致死毒素的作用具有抗性。

 

需要注意的是C57BL/6不同的亞系之間存在諸多差異，應(yīng)用時(shí)應(yīng)詳細(xì)了解它們的區(qū)別，關(guān)于C57BL/6N與C57BL/6J之間的關(guān)系和區(qū)別可參考我們之前的推文：當(dāng)C57BL/6N遇上C57BL/6J。

 

Balb/C

Balb/C小鼠是腫瘤、炎癥和自身免疫等研究領(lǐng)域最常用的動(dòng)物，目前用于細(xì)胞融合的小鼠骨髓瘤細(xì)胞幾乎都來源于Balb/C系小鼠。

 

特性：

● 對(duì)礦物油誘導(dǎo)漿細(xì)胞瘤敏感。

 

● 常用于Balb/C脾細(xì)胞來源的雜交瘤產(chǎn)生單克隆抗體。

 

● 乳腺腫瘤發(fā)病率低（3％），當(dāng)用乳腺腫瘤病毒（MTV）誘導(dǎo)時(shí)發(fā)病率將增高。

 

● 隨著年齡的增長，患其它癌癥（肺癌、腎癌）的幾率大大增加。有一定幾率的卵巢、腎上腺腫瘤和白血病的發(fā)生。

 

● 多數(shù)個(gè)體于6月齡以后出現(xiàn)免疫球蛋白增多癥。主要是IgG1和IgA量的增加，干擾素產(chǎn)量低，補(bǔ)體活性高。

 

● 易受單核細(xì)胞增生性李斯特菌感染。

 

● 由于具有Hc1等位基因， 所以能抑制新型隱球菌。對(duì)立克次體引起的發(fā)熱、麻疹病毒、利什曼原蟲、曼氏血吸蟲敏感，對(duì)弓形體易感。

 

● 易患肺炎，最好不要和其他近交系小鼠同室飼養(yǎng)。

 

VS.

 

C57BL/6和Balb/C在免疫學(xué)上的區(qū)別

 

● C57BL/6和Balb/C在Th1和Th2型免疫反應(yīng)方面有所不同。在C57BL/6小鼠中，Th1免疫應(yīng)答和IFNγ產(chǎn)生占主導(dǎo)地位，而Balb/C很容易引發(fā)Th2免疫應(yīng)答，并且這在傳染病和變態(tài)反應(yīng)中很常見。

 

● 與C57BL/6小鼠相比，Balb/C小鼠傾向于產(chǎn)生更強(qiáng)的體液反應(yīng)。

 

● Balb/C小鼠MHC I基因位點(diǎn)是H2d型，C57BL/6是H2b型。就是H2的這個(gè)位點(diǎn)上基因序列有差異。但有的抗血清或抗體并不能區(qū)分它們的差異，可能對(duì)兩個(gè)品系的細(xì)胞都有反應(yīng)。有的單抗則可用來分型。

 

● 樹突狀細(xì)胞（DC）早期產(chǎn)生白介素12（IL-12）的差異是C57BL/6和Balb/C小鼠對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特氏菌敏感性差異的基礎(chǔ)。

 

綜上所述，雖然C57BL/6和Balb/C都具有近交系遺傳背景一致的優(yōu)點(diǎn)，但是把它們應(yīng)用于免疫學(xué)、腫瘤和感染性疾病等研究時(shí)，還是需要考慮它們之間存在的諸多差異，根據(jù)研究內(nèi)容和目的來進(jìn)行選擇。

 

構(gòu)建技術(shù)的選擇

 

說完了背景品系的選擇，接下來我們就簡單地說一下構(gòu)建技術(shù)的選擇。CRISPR/Cas9無物種限制、操作簡單、成本低、周期短，但存在脫靶、產(chǎn)權(quán)糾紛等問題；ES打靶技術(shù)可以進(jìn)行各種復(fù)雜的基因改造而且精確無脫靶，是行業(yè)的金標(biāo)準(zhǔn)，但存在物種限制的問題。因此建議常規(guī)的完全性基因敲除小鼠模型、基因敲入小鼠模型，以及C57BL/6以外其他物種的模型構(gòu)建可以選擇CRISPR/Cas9技術(shù)。但對(duì)于復(fù)雜的小鼠模型構(gòu)建以及關(guān)注動(dòng)物模型知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題的用戶，仍推薦選擇基于ES打靶技術(shù)的TurboKnockout技術(shù)。

 

看到這里你可能會(huì)產(chǎn)生這樣的困惑：根據(jù)研究方向和目的，我的最佳選擇是用ES打靶對(duì)Balb/C小鼠進(jìn)行基因修飾，但是成熟的、可用于ES打靶的ES細(xì)胞系通常只有幾種品系來源：C57BL/6、129S3以及C57與129的雜交F1系。選擇CRISPR/Cas9技術(shù)的話，又存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛、復(fù)雜項(xiàng)目難度大、脫靶等問題。那么，“魚與熊掌”真的不能同時(shí)兼得嗎？非也！

 

有兩種方法，一種是采取迂回路線，先用ES打靶技術(shù)對(duì)C57BL/6進(jìn)行基因修飾，再與野生型Balb/C小鼠回交10代以上，但這樣無疑需要在繁育鑒定上花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。另一種方法就是直接解決Balb/C品系ES細(xì)胞培養(yǎng)難、采用ES打靶方式進(jìn)行模型構(gòu)建難度較高的問題。賽業(yè)生物歷時(shí)兩年半時(shí)間，先后篩選了數(shù)批Balb/C品系的ES細(xì)胞，每批ES細(xì)胞都進(jìn)行包括性別鑒定、核型穩(wěn)定性測(cè)試、全能型測(cè)試、生殖嵌合能力測(cè)試以及最終的生殖系遺傳嵌合測(cè)試在內(nèi)的大量測(cè)試，最終篩選出穩(wěn)定的種子細(xì)胞，成功實(shí)現(xiàn)了Balb/C品系的ES打靶模型構(gòu)建。如果你的研究有這方面的需要，歡迎聯(lián)系我們咨詢～

 

構(gòu)建技術(shù)選擇的詳細(xì)內(nèi)容可參考我們往期的推文：CRISPR/Cas9和ES打靶孰優(yōu)孰劣？怎樣選擇才是最優(yōu)解？