利用CRISPR/Cas9 AAV系统构建纹状体Slc20a2基因敲除小鼠模型

原发性家族性脑钙化症(primary familial brain calcification, PFBC)是慢性进展性的神经系统遗传病,临床症状主要包括运动障碍、认知障碍及精神障碍等,其致病机制尚未完全明确。研究表明SLC20A2是该病最主要的致病基因。由于Slc20a2基因全身性敲除小鼠模型会导致胎儿生长受限,为更好地研究PFBC发病机制,本研究应用CRISPR/Cas9技术构建了纹状体Slc20a2基因条件性敲除小鼠模型。首先,针对Slc20a2基因编码区,设计3条靶向exon3的sgRNA (single guide RNA),通过构建质粒、转染细胞、Surveyor assay等实验验证sgRNA的活性。其次,选取活性较高的sgRNA重组包装AAV-Cre病毒,应用立体定位将AAV病毒定点注射于小鼠纹状体。体外实验结果表明设计的3条sgRNA均能够有效地介导Cas9切割靶DNA。细胞免疫荧光实验结果证实AAV-Cre病毒具有Cre重组酶活性。最后,通过小鼠脑部组织免疫组化、TA-克隆、高通量测序及Western blot方法检测Slc20a2基因敲除效率,发现实验组小鼠纹状体组织Slc20a2表达明显降低。本研究成功设计了3条能够敲除Slc20a2的功能sgRNA,并应用CRISPR/Cas9技术成功构建了纹状体Slc20a2基因条件性敲除小鼠,为研究PFBC的发病机制提供了有效的动物模型。     

条件性敲除APC基因小鼠肠道腺瘤模型的构建

腺瘤性结肠息肉病(adenomatous polyposis coli,APC)基因是家族性腺瘤性息肉病(familial adenomatous polyposis,FAP)的致病基因,APC基因的突变导致小鼠多处产生肿瘤,但肠道条件性敲除APC基因后,小鼠的表型并不清楚。该研究利用Cre-LoxP重组酶系统,在肠道绒毛和隐窝上皮细胞条件性敲除APC基因,并对小鼠表型进行鉴定和分析。将Villin Cre小鼠和APC~(fl/fl)小鼠合笼得到Villin Cre;APC~(fl/+)小鼠;有意思的是后者进一步与APC~(fl/fl)小鼠合笼,却没有得到Villin Cre;APC~(fl/fl)小鼠。进一步解剖Villin Cre;APC~(fl/+)小鼠,发现其自发产生肠道肿瘤,并能携瘤生存,免疫组化显示瘤体组织激活了Wnt信号通路。结果表明成功地构建了小鼠肠道条件性敲除APC基因腺瘤模型,为进一步研究APC基因在肠道发育以及肠道肿瘤的作用提供了优良的工具。     

GPR126条件性基因敲除载体的快速构建

基因敲除小鼠模型是在动物体内研究基因功能的重要和可靠的手段之一,而构建用于同源重组的基因敲除载体是构建基因敲除小鼠模型的关键一步.条件性基因敲除技术将针对靶基因的修饰作用限制在小鼠的特定发育时期或特定类型的组织细胞中,通过加入具有位点特异性的重组系统,该修饰作用在时间和空间上均处于可调控的状态;条件性基因敲除技术既可以避免某些具有重要功能基因的敲除所带来的早期胚胎致死问题,还可用于精确分析某些多效基因在不同组织或不同发育阶段的特定功能差异.通过合理利用改良的Red重组系统,将两个LoxP位点快速准确地插入到了目标位置,实现了GPR126条件性基因敲除载体的快速构建,为后续的构建GPR126基因敲除小鼠模型、在动物体内研究基因的功能奠定了基础.     

去泛素化酶OTUB1肝脏特异性基因敲除小鼠模型的构建与表型分析

目的:建立OTUB1肝脏特异性基因敲除小鼠模型,初步分析其表型并研究OTUB1基因与肝脏代谢的关系。方法:利用Cre/Loxp系统构建条件性基因敲除小鼠模型,即将OTUB1~(fl/fl)转基因小鼠与Alb-Cre小鼠杂交,子代自交,得到OTUB1肝特异性基因敲除小鼠并进行鉴定。取同窝对照小鼠(control,NC)和肝特异型基因敲除(hepatic-specific OTUB1 knockout,HCKO)小鼠,通过PCR和免疫印迹(Western blot),确证OTUB1肝脏特异性基因敲除小鼠模型是否成功构建。通过组织病理学方法,分析主要组织器官的形态以及是否存在自发的病变;通过血清生化指标检测肝脏脂代谢水平;通过血糖耐受实验(GTT)分析HCKO小鼠对血糖的控制。结果:基因组测序和Western blot检测结果显示HCKO小鼠肝脏中OTUB1被敲除,其他组织中OTUB1表达水平无变化,证明OTUB1肝脏特异性基因敲除小鼠模型构建成功。HCKO小鼠出生正常,各组织器官无异常,生化指标中总胆固醇水平明显降低,表明OTUB1影响肝脏脂代谢水平。糖耐受实验中HCKO小鼠血糖回落迅速,表明敲除OTUB1影响肝脏血糖调节稳态。结论:应用Cre/Loxp技术成功建立OTUB1肝脏特异性基因敲除小鼠模型,为研究OTUB1在肝脏的生理功能和调控机制提供了重要的动物模型。     

内皮细胞条件性敲除EMCN小鼠模型建立及肿瘤肺转移对比分析

目的 建立内皮细胞条件性敲除EMCN基因小鼠模型,探讨C57BL/6小鼠与内皮细胞条件性敲除EMCN小鼠模型体内肿瘤肺转移存在的差异。方法 将内皮细胞特异性Tek-CreERT2小鼠与EMCN^flox/flox小鼠杂交,将子代雄性EMCN^flox/wt/Tek-CreERT2⁺与雌性EMCN^flox/flox小鼠交配,取得内皮细胞特异性敲除EMCN基因小鼠(EMCN^flox/flox/Tek-CreERT2⁺,EMCN^ecko)。通过在DNA和蛋白水平验证基因敲除准确性及效率,提取小鼠基因组DNA后,PCR扩增检测Tek-CreERT2及FLOX位点,Tamoxifen诱导后,Western Blot检测组织中EMCN蛋白的表达。对正常C57BL/6小鼠与EMCN^ecko小鼠表型进行观察及脏器HE染色。为了证实EMCN敲除对肿瘤转移的影响,将LLC细胞尾静脉注射C57BL/6与EMCN^ecko     

巨噬细胞条件性Cd226基因敲除小鼠的构建及功能分析

目的 构建并鉴定巨噬细胞条件性Cd226基因敲除小鼠,为研究CD226分子调节巨噬细胞表型和功能影响疾病发生发展提供动物模型。方法 通过Cd226^flox/+雌雄小鼠自交,得到基因型Cd226^flox/flox小鼠。Cd226^flox/flox与Lyz2-Cre⁺小鼠杂交,获得Cd226^flox/+Lyz2-Cre⁺小鼠,再将其与Cd226^flox/flox小鼠杂交,最终获得Cd226^flox/floxLyz2-Cre⁺小鼠,即巨噬细胞条件性Cd226基因敲除小鼠。采用PCR和琼脂糖凝胶电泳鉴定小鼠基因型;采用流式细胞术、qRT-PCR和Western Blot验证小鼠巨噬细胞CD226敲除效果;采用Transwell实验检测CD226对小鼠巨噬细胞迁移能力的影响。结果 从基因和蛋白水平证实巨噬细胞条件性Cd226基因敲除小鼠构建成功。Transwell实验结果显示,与对照组相比,巨噬细胞条...     

肿瘤坏死因子受体超家族成员4(TNFRSF4)敲除和人源化小鼠模型的建立

目的 建立肿瘤坏死因子受体超家族成员4(TNFRSF4)基因人源化小鼠模型,同时建立TNFRSF4基因敲除小鼠模型,为针对TNFRSF4靶点的肿瘤治疗性抗体研发和筛选提供有效的小鼠模型,并为研究TNFRSF4在免疫过程中的作用机制提供小鼠模型.方法 利用CRISPR/Cas9技术,建立TNFRSF4基因人源化和敲除小鼠...     

腓骨肌萎缩症2型(CMT2)小鼠模型的研究进展

腓骨肌萎缩症(Charcot-Marie-Tooth disease, CMT)是人类最常见的遗传性运动和感觉神经疾病之一, 全球群体发病率约为1/2500。CMT主要分为脱髓鞘型(包括CMT1, CMT3, CMT4和CMTX1)和轴索型(CMT2)。迄今为止, 先后已有17个CMT2的致病基因被定位和克隆, 然而对这些基因的致病机制所知甚少。建立CMT2小鼠模型是从动物水平研究突变基因致病机制的有效手段。目前已成功构建了近10种CMT2的转基因小鼠、基因敲除小鼠或基因敲入小鼠模型, 其中尤以带有人源致病基因的转基因小鼠模型为多。文章简要介绍了CMT2小鼠模型构建策略, 着重阐述了CMT2小鼠模型的研究进展, 并对个别小鼠模型进行了剖析。     

条件性基因敲除:骨髓细胞特异性敲除Ncol2基因小鼠的建立和基因型鉴定

Ncol2是新发现的参与免疫调节的重要因子,Ncol2基因骨髓细胞特异性敲除小鼠的建立,能够有针对性的研究Ncol2基因缺失后对免疫系统的影响。根据条件性基因敲除的原理,本文利用loxp转基因小鼠和在骨髓细胞特异性表达Cre重组酶的LysMcre小鼠,繁殖建立了骨髓细胞特异性敲除Ncol2基因的小鼠,并提供了用鼠尾做基因型鉴定的简便方法。     

Tbx18对小鼠心脏冠状血管及室壁结构发育的影响

利用Tbx18谱系示踪小鼠模型及Tbx18条件性基因敲除小鼠模型,探讨转录因子Tbx18对小鼠心血管结构发育的影响.实验建立Tbx18-Cre/Rosa26R-EYFP和Tbx18-Cre/Rosa26R-Lac Z两种基因敲入谱系示踪小鼠模型和Tbx18:Cre/Cre基因敲除小鼠模型;通过免疫荧光及X-gal染色技术,示踪Tbx18在心血管系统结构形成中的命运;通过小鼠心脏整体血管免疫组化及切片HE染色、免疫组化、免疫荧光技术,比较Tbx18:Cre/Cre基因敲除小鼠与野生型对照小鼠心脏室壁结构及冠状血管结构发育情况.示踪结果提示,Tbx18参与小鼠冠状血管及室间隔结构的形成,并与冠脉平滑肌细胞共表达;对Tbx18基因敲除小鼠及野生型小鼠的心脏结构比较提示,Tbx18基因敲除后,仍能形成形态正常的冠状血管系统,小鼠心室肌及室间隔厚度较野生型无明显差异.结果表明,Tbx18参与小鼠心脏血管平滑肌及室间隔结构的形成,但其在小鼠心脏腔室结构及冠状血管结构形成过程中不是必需的.     

海马皮质特异性敲除AEG-1基因小鼠的构建及其行为学初步研究*

星形胶质细胞上调基因-1(astrocyte upregulating gene-1,AEG-1)是HIV伴随老年痴呆患者脑组织中发现的星形胶质细胞上调基因之一,近年来研究表明其调控多种中枢神经系统疾病,但其在学习认知上的研究尚未见报道。海马和皮质在学习认知中起重要作用,利用CRISPR/Cas9技术结合Cre/loxp系统构建海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠,在此模型鼠的基础上对AEG-1和学习认知的相关性进行初步研究。首先构建插入loxp位点的flox纯合型AEG-1^fl/fl小鼠,与海马、新皮层特异性表达Cre^+/+重组酶的工具鼠进行繁育,利用PCR技术筛选出子代基因型为AEG-1^fl/fl Cre⁺的海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠;然后利用Western blot技术和免疫荧光技术检测AEG-1基因在小鼠海马皮质中的敲除效率;最后应用新物体识别箱和三腔社会互动箱并结合SMART 3.0分析系统,对海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠的学习记忆和社会交互行为学进行初步评价。结果显示:成功获得子代基因型为AEG-1^fl/fl Cre⁺的基因敲除小鼠;AEG-1条件性敲除小鼠海马和皮质中AEG-1蛋白质表达水平较对照组显著降低;新物体识别结果表明AEG-1条件性敲除小鼠的区分系数明显低于对照组,表明AEG-1条件性敲除小鼠的学习记忆能力较弱,但是三腔交互结果表明AEG-1条件性敲除小鼠在社会交互上与对照组相比无明显差异。以上结果为AEG-1在学习认知方面的进一步研究奠定了基础。     

海马皮质特异性敲除AEG-1基因小鼠的构建及其行为学初步研究*

星形胶质细胞上调基因-1(astrocyte upregulating gene-1,AEG-1)是HIV伴随老年痴呆患者脑组织中发现的星形胶质细胞上调基因之一,近年来研究表明其调控多种中枢神经系统疾病,但其在学习认知上的研究尚未见报道。海马和皮质在学习认知中起重要作用,利用CRISPR/Cas9技术结合Cre/loxp系统构建海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠,在此模型鼠的基础上对AEG-1和学习认知的相关性进行初步研究。首先构建插入loxp位点的flox纯合型AEG-1^fl/fl小鼠,与海马、新皮层特异性表达Cre^+/+重组酶的工具鼠进行繁育,利用PCR技术筛选出子代基因型为AEG-1^fl/fl Cre⁺的海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠;然后利用Western blot技术和免疫荧光技术检测AEG-1基因在小鼠海马皮质中的敲除效率;最后应用新物体识别箱和三腔社会互动箱并结合SMART 3.0分析系统,对海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠的学习记忆和社会交互行为学进行初步评价。结果显示:成功获得子代基因型为AEG-1^fl/fl Cre⁺的基因敲除小鼠;AEG-1条件性敲除小鼠海马和皮质中AEG-1蛋白质表达水平较对照组显著降低;新物体识别结果表明AEG-1条件性敲除小鼠的区分系数明显低于对照组,表明AEG-1条件性敲除小鼠的学习记忆能力较弱,但是三腔交互结果表明AEG-1条件性敲除小鼠在社会交互上与对照组相比无明显差异。以上结果为AEG-1在学习认知方面的进一步研究奠定了基础。     

利用细菌人工染色体同源重组对小鼠基因进行条件型敲除

目的:探索通过细菌人工染色体(BAC)同源重组系统构建条件基因敲除载体的高效率方法,提高条件基因敲除小鼠(Flox小鼠)的构建效率。方法:利用作者自己构建的噬菌体重组酶系统,通过BAC同源重组进行条件型基因敲除载体构建工作。首先通过亚克隆构建了一系列载体含有同源臂的靶向质粒,线性化后,打靶片段经电穿孔法转入大肠杆菌内,与相应的BAC同源重组,再经过三步同源重组和一步位点特异性重组,构建小鼠条件型基因敲除载体。结果:高效率构建了小鼠基因的最终条件基因敲除载体。结论:通过BAC同源重组高效构建条件基因敲除载体,为条件基因敲除载体的构建提供了全新思路,并为FLox小鼠的建立,及相应基因在发育、生理、致病机制等方面的功能研究奠定了基础。     

FKBP38肝脏特异敲除小鼠模型的构建

目的:构建FKBP38(FK506 Binding Protein 38)基因肝脏特异敲除小鼠。方法:利用胚胎注射法构建在FKBP38上携带lox P位点的转基因小鼠。在FKBP38基因位置携带lox P位点的小鼠的基础上,以肝脏实质细胞特异性表达的Alb-Cre介导FKBP38条件性敲除,以获得FKBP38基因肝脏特异敲除小鼠模型Alb-Cre:FKBP38~(fl/fl)。同时对FKBP38特异性敲除鼠进行鉴定。结果:(1)FKBP38肝脏特异敲除小鼠FKBP38~(-/-)肝脏中FKBP38基因的m RNA水平相对于同年龄同窝野生型小鼠具有统计学差异(P0.001)。(2)FKBP38肝脏特异敲除小鼠FKBP38~(-/-)肝脏中FKBP38基因的蛋白表达水平相对于同年龄同窝野生型小鼠具有统计学差异(P0.001)。(3)FKBP38肝脏特异敲除小鼠FKBP38~(-/-)肝脏中,转录和翻译相关蛋白水平未见显著差异,p70 S6K的磷酸化水平轻微上调,4EBP-1的磷酸化水平有轻微下调。(4)FKBP38肝脏特异敲除小鼠FKBP38~(-/-)肝脏中,凋亡相关蛋白Bcl-2未见差异化表达。结论:FKBP38肝脏特异敲除小鼠FKBP38~(-/-)肝脏中,FKBP38基因的m RNA和蛋白基本不表达,提示成功构建FKBP38基因肝脏特异敲除小鼠。     

海马与新皮质组织特异性GABRG2基因敲除小鼠模型的构建及其在遗传性癫痫伴热性惊厥附加症中的初步研究

建立基于Cre/loxp重组酶系统调控的海马和新皮质特异性GABA_A受体γ2亚基(GABRG2)基因条件基因敲除小鼠模型,为深入研究海马区和新皮质GABRG2在癫痫发生中的功能作用提供动物模型。将引进的GABRG2~(fl/wt)转基因小鼠与海马和新皮质特异性表达Cre~+/+重组酶工具鼠分别进行繁配和鉴定,然后再将2种小鼠进行杂交并对其子代小鼠的基因型进行鉴定,其子代基因型为GABRG2~(fl/wt)Cre~+的小鼠为构建的海马区和新皮质特异性GABRG2基因条件性敲除小鼠。利用PCR技术鉴定小鼠基因型,Real-Time PCR和Western blot技术检测GABRG2基因在小鼠海马和新皮质中的mRNA水平和蛋白质水平的表达情况。PCR结果显示子代小鼠基因型符合GABRG2~(fl/wt)Cre~+;海马与新皮质特异性GABRG2基因敲除小鼠海马和新皮质中GABRG2的mRNA水平和蛋白质水平显著低于对照组;热造模过程中,实验组小鼠癫痫发作更明显。利用Cre/Loxp技术成功构建了海马与新皮质GABRG2基因敲除小鼠,可为进一步研究GABRG2在癫痫发生中的作用机制奠定基础。     

敲除NDRG2 基因的AD模型小鼠的构建与鉴定

目的:构建与鉴定NDRG2基因全身敲除的阿尔茨海默症(AD)小鼠模型。方法:将NDRG2-/-、APP/PS1进行饲养杂交繁殖,将通过PCR技术鉴定基因型为NDRG2+/-APP/PS1的子一代小鼠再与NDRG2-/-小鼠回交获得子二代小鼠,提取子二代小鼠的基因组DNA再利用PCR方法:扩增NDRG2和APP/PS1基因片段并进行琼脂糖凝胶电泳检测获得4种基因型的小鼠。结果:选取基因型为NDRG2-/-APP/PS1的小鼠即为全身NDRG2敲除且淀粉样蛋白基因过表达的阿尔茨海默症模型小鼠。应用PCR方法:鉴定NDRG2基因全身敲除的AD小鼠模型。成功获得NDRG2基因全身敲除的AD小鼠,该基因型小鼠有繁殖能力,其繁殖符合孟德尔遗传规律。结论:成功构建NDRG2基因敲除的阿尔茨海默症模型小鼠,为进一步研究NDRG2基因在阿尔茨海默症病理发展过程中的作用机制及新的治疗方法的研究提供模型基础。     

SHBG基因敲除小鼠模型的建立及其表型分析

目的:建立性激素结合球蛋白(SHBG)基因条件敲除小鼠模型,为探讨胎盘组织中SHBG在体内的生理功能及其与妊娠期糖尿病发病关系提供实验手段。方法:首先运用生物信息学手段确定小鼠SHBG基因组序列,构建SHBG打靶载体,以电穿孔方法将其导入小鼠ES细胞,筛选培养阳性ES细胞并行PCR鉴定,并将正确同源重组的ES细胞注射进小鼠囊胚,移入受体小鼠子宫;将获得的嵌合体小鼠与C57BL/6J小鼠交配,筛选后获得Flox小鼠,该小鼠与EIIa-Cre转基因小鼠杂交,子代多次自交获得SHBG全身基因敲除(SHBG~(-/-))的小鼠。结果:运用同源重组及ES细胞技术建立了SHBG基因的Flox小鼠,并利用Cre/Loxp重组酶系统建立了SHBG基因全身敲除小鼠模型,PCR方法从基因水平证明了SHBG基因Flox小鼠及SHBG基因全身敲除小鼠模型建立成功。对基因敲除鼠进行初步表型分析发现:SHBG基因全身敲除小鼠的生长发育与野生型小鼠相比无明显肉眼所见异常,SHBG基因全身敲除雌雄小鼠均具有生殖能力。结论:成功建立SHBG基因全身敲除小鼠模型,通过对基因敲除鼠进行初步表型分析,发现SHBG基因全身敲除小鼠外观上发育正常,为进一步研究SHBG在妊娠期糖尿病中的作用奠定了基础。     

海马与新皮质组织特异性GABRG2基因敲除小鼠模型的构建及其在遗传性癫痫伴热性惊厥附加症中的初步研究 *

建立基于Cre/loxp重组酶系统调控的海马和新皮质特异性GABA_A受体γ2亚基(GABRG2)基因条件基因敲除小鼠模型,为深入研究海马区和新皮质GABRG2在癫痫发生中的功能作用提供动物模型.将引进的GABRG2 ^fl/wt转基因小鼠与海马和新皮质特异性表达Cre ^+/+重组酶工具鼠分别进行繁配和鉴定,然后再将2种小鼠进行杂交并对其子代小鼠的基因型进行鉴定,其子代基因型为GABRG2 ^fl/wtCre ⁺的小鼠为构建的海马区和新皮质特异性GABRG2基因条件性敲除小鼠.利用PCR技术鉴定小鼠基因型,Real-Time PCR和Western blot技术检测GABRG2基因在小鼠海马和新皮质中的mRNA水平和蛋白质水平的表达情况.PCR结果显示子代小鼠基因型符合GABRG2 ^fl/wtCre ⁺;海马与新皮质特异性GABRG2基因敲除小鼠海马和新皮质中GABRG2的mRNA水平和蛋白质水平显著低于对照组;热造模过程中,实验组小鼠癫痫发作更明显.利用Cre/Loxp技术成功构建了海马与新皮质GABRG2基因敲除小鼠,可为进一步研究GABRG2在癫痫发生中的作用机制奠定基础.     

基因打靶突变小鼠与基因功能研究

ES细胞是建立基因打靶突变小鼠的必要条件 ,也可用于制备转基因动物 .基因敲除、精细突变和条件性基因打靶技术建立的基因打靶突变小鼠在人类遗传病机理研究、基因治疗和基因功能研究方面都有着重要作用 .     

Gsα调控小鼠大脑皮层发育

异源三聚体G蛋白激活alpha亚基(Gsα),是一种普遍存在的鸟苷酸结合蛋白,调节受体介导的胞内cAMP信号通路进而参与调控细胞的生命活动。目前Gsα信号通路的研究主要在生物化学和药物方面,但在小鼠大脑皮层发育中的作用还没有详尽的描述。本研究首先利用cre-loxP系统在小鼠大脑皮层神经前体细胞中成功敲除Gsα基因;其次,通过收集出生后不同天数的正常小鼠和敲除小鼠,统计分析后发现敲除鼠的脑重和体重减轻;最后,对小鼠大脑做切片后染色,发现在小鼠大脑皮层条件性敲除Gsα基因的成年鼠中表达thy1-EGFP(增强绿色荧光蛋白)的神经元的数量减少,皮层形成异常。由此推测,Gsα在小鼠大脑皮层发育中发挥重要作用。