基因編輯鼠的種類很多，在實際應用中，要根據研究的內容和目的來選擇合適的基因編輯鼠才能取得良好的實驗結果。我們通常會根據研究內容從背景品系、修飾的基因、修飾的方式以及構建技術這幾個方面進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建技術的選擇。

 

研究中常用的兩種背景品系的選擇

 

面對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”？這是因為不同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。

 

 

實驗鼠分為近交系和遠交系（封閉群），由于遠交系雜合率高，個體差異大；近交系基因純合、遺傳穩定、表型一致、背景資料清晰可查等原因，生物醫藥研究大多選擇近交系的小鼠。

 

目前，實驗室中最常用的近交系小鼠品系是C57BL/6和Balb/C，對這兩種小鼠選擇時通常考慮它們在免疫學上的差異。那么這兩種小鼠有什么特點？在免疫學上主要存在哪些差異呢？

 

C57BL/6

 

它是繼人類之后第二個完成基因組測序的哺乳動物，國際小鼠表型協會（IMPC）一直對其基因進行功能分析，而且由于它是近交系小鼠，遺傳背景一致，不同的個體之間在表達上或表型上的變化不可能歸因于遺傳背景的不同，因此它是大多數定點修飾和轉基因的首選遺傳背景品系。

 

特性：

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

 

● 對放射物質耐受力中等。

 

● 補體活性高。

 

● 較易誘發免疫耐受性。

 

● 對結核桿菌敏感。對鼠痘病毒有一定的抵抗力。

 

● 干擾素產量較高。

 

● 嗜酒精性高，腎上腺素類脂質濃度低，對百日咳組織胺易感因子敏感。

 

● 研究飲食誘導的肥胖和慢性實驗性自身免疫性腦脊髓炎多發性硬化癥模型的首選模型。

 

● 巨噬細胞對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，應用時應詳細了解它們的區別，關于C57BL/6N與C57BL/6J之間的關系和區別可參考我們之前的推文：當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域最常用的動物，目前用于細胞融合的小鼠骨髓瘤細胞幾乎都來源于Balb/C系小鼠。

 

特性：

● 對礦物油誘導漿細胞瘤敏感。

 

● 常用于Balb/C脾細胞來源的雜交瘤產生單克隆抗體。

 

● 乳腺腫瘤發病率低（3％），當用乳腺腫瘤病毒（MTV）誘導時發病率將增高。

 

● 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生。

 

● 多數個體于6月齡以后出現免疫球蛋白增多癥。主要是IgG1和IgA量的增加，干擾素產量低，補體活性高。

 

● 易受單核細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。對立克次體引起的發熱、麻疹病毒、利什曼原蟲、曼氏血吸蟲敏感，對弓形體易感。

 

● 易患肺炎，最好不要和其他近交系小鼠同室飼養。

 

VS.

 

C57BL/6和Balb/C在免疫學上的區別

 

● C57BL/6和Balb/C在Th1和Th2型免疫反應方面有所不同。在C57BL/6小鼠中，Th1免疫應答和IFNγ產生占主導地位，而Balb/C很容易引發Th2免疫應答，并且這在傳染病和變態反應中很常見。

 

● 與C57BL/6小鼠相比，Balb/C小鼠傾向于產生更強的體液反應。

 

● Balb/C小鼠MHC I基因位點是H2d型，C57BL/6是H2b型。就是H2的這個位點上基因序列有差異。但有的抗血清或抗體并不能區分它們的差異，可能對兩個品系的細胞都有反應。有的單抗則可用來分型。

 

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

 

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點，但是把它們應用于免疫學、腫瘤和感染性疾病等研究時，還是需要考慮它們之間存在的諸多差異，根據研究內容和目的來進行選擇。

 

構建技術的選擇

 

說完了背景品系的選擇，接下來我們就簡單地說一下構建技術的選擇。CRISPR/Cas9無物種限制、操作簡單、成本低、周期短，但存在脫靶、產權糾紛等問題；ES打靶技術可以進行各種復雜的基因改造而且精確無脫靶，是行業的金標準，但存在物種限制的問題。因此建議常規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建可以選擇CRISPR/Cas9技術。但對于復雜的小鼠模型構建以及關注動物模型知識產權問題的用戶，仍推薦選擇基于ES打靶技術的TurboKnockout技術。

 

看到這里你可能會產生這樣的困惑：根據研究方向和目的，我的最佳選擇是用ES打靶對Balb/C小鼠進行基因修飾，但是成熟的、可用于ES打靶的ES細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技術的話，又存在知識產權糾紛、復雜項目難度大、脫靶等問題。那么，“魚與熊掌”真的不能同時兼得嗎？非也！

 

有兩種方法，一種是采取迂回路線，先用ES打靶技術對C57BL/6進行基因修飾，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大量的時間和精力。另一種方法就是直接解決Balb/C品系ES細胞培養難、采用ES打靶方式進行模型構建難度較高的問題。賽業生物歷時兩年半時間，先后篩選了數批Balb/C品系的ES細胞，每批ES細胞都進行包括性別鑒定、核型穩定性測試、全能型測試、生殖嵌合能力測試以及最終的生殖系遺傳嵌合測試在內的大量測試，最終篩選出穩定的種子細胞，成功實現了Balb/C品系的ES打靶模型構建。如果你的研究有這方面的需要，歡迎聯系我們咨詢～

 

構建技術選擇的詳細內容可參考我們往期的推文：CRISPR/Cas9和ES打靶孰優孰劣？怎樣選擇才是最優解？