小鼠经常被用作模型生物来研究人类疾病和遗传病症。 小鼠遗传学中最强大的工具之一是基因敲除 (KO) 和条件基因敲除 (cKO) 小鼠的产生。 这些小鼠已被广泛用于了解基因功能、疾病机制和药物开发。 尽管如此，KO 和 cKO 小鼠之间通常存在不确定性。 本文旨在阐明这两种小鼠模型之间的重要区别。

什么是基因敲除小鼠？

敲除小鼠是转基因小鼠，其中感兴趣的特定基因已被“敲除”或删除。 这是通过使用先进的基因工程技术实现的，例如同源重组或 CRISPR/Cas9 基因组编辑，可以精确定位小鼠胚胎干细胞中的特定基因。

一旦目标基因被删除或破坏，这些细胞就会被用来制造小鼠胚胎，并将其植入代孕母亲体内进行妊娠。 由此产生的 KO 小鼠在整个发育过程中完全缺乏所有细胞类型中目标基因的功能，使研究人员能够研究该基因的功能及其缺失对生物体的影响。

KO 小鼠可以是纯合子（基因的两个拷贝都被删除）或杂合子（基因只有一个拷贝被删除）。 纯合子与杂合子 KO 的使用取决于所解决的研究问题。 纯合 KO 小鼠可用于研究基因功能的完全丧失，而杂合 KO 小鼠可用于研究部分功能丧失或单倍体不足的影响。

什么是条件基因敲除小鼠？

条件性敲除小鼠是通过在特定组织中或在发育过程中的特定时间选择性地删除特定基因而产生的。 这通常是使用 Cre-loxP 系统完成的，该系统可以精确控制基因表达。

在这个系统中，目标基因的两侧是两个 loxP 位点，它们充当开关，可以根据称为 Cre 重组酶的特定酶的存在或不存在来打开或关闭该基因。

Cre 重组酶在组织特异性启动子或诱导型启动子的控制下表达，从而可以对基因表达进行空间或时间控制。 当 Cre 重组酶表达时，它会删除两个 loxP 位点之间的目的基因。 这导致基因仅在特定组织或特定时间缺失，这使得研究人员能够研究基因缺失在特定组织或特定发育阶段的影响。

与 KO 小鼠类似，为了生成 cKO 小鼠，目标基因被修饰为包含 loxP 位点，并将修饰后的基因引入胚胎干细胞。 然后将修改后的细胞用于创建小鼠胚胎，并将其植入代孕母亲体内进行妊娠。 由此产生的小鼠将在其身体的每个细胞中携带修饰基因，但该基因将发挥作用，直到引入 Cre 重组酶。

为了创建组织特异性/时间依赖性 cKO 小鼠模型，携带靶基因条件等位基因（loxP 侧翼）的小鼠通常与表达 Cre 重组酶的转基因小鼠系在组织特异性启动子或诱导剂。 当 Cre 重组酶在特定组织中或在诱导剂存在下表达时，它会催化 loxP 位点之间的重组，导致目标基因仅在组织中或存在诱导剂时缺失。

这种产生 cKO 小鼠的方法使研究人员能够研究特定基因在特定组织或器官中的作用，而不会影响该基因在其他组织中的功能。 它还可以研究发育或疾病进展过程中基因表达的时间调控。

基因敲除小鼠和条件基因敲除小鼠之间的主要区别是什么？

1. KO和cKO小鼠基因缺失的特异性不同

KO 小鼠在所有组织和任何时候都缺乏目标基因的功能。 相比之下，cKO 小鼠允许研究人员研究特定组织或特定发育阶段基因缺失的影响。 这有助于更好地了解基因功能和疾病机制。

2. KO和cKO小鼠的基因缺失方法不同。

KO 小鼠通常是通过使用同源重组或 CRISPR/Cas9 基因组编辑等基因打靶技术从小鼠基因组中删除一个基因而产生的。 相比之下，cKO 小鼠是使用 Cre-loxP 系统生成的，该系统可以精确控制特定组织或特定发育阶段的基因表达。

3. KO和cKO小鼠模型的预期用途不同。

KO 小鼠通常用于研究 基因在特定生物过程或疾病状态中的作用 通过研究基因功能完全丧失导致的表型。 相反，cKO 小鼠用于研究基因在生物过程或疾病状态中的组织特异性或时间作用，目的是了解这些过程背后的精确机制。 此外，cKO 小鼠可以研究胚胎致死情况并模拟迟发性病理，这对于 KO 小鼠是不可能的。

4. 由于 KO 小鼠中可能发生的补偿机制，基因失活的表型效应在 KO 和 cKO 小鼠之间可能有所不同。

在 cKO 小鼠中，目标基因在特定组织中失活，允许在其他组织中发生补偿机制，而在 KO 小鼠中，这些补偿机制不存在。

总之，KO 和 cKO 小鼠是小鼠遗传学的强大工具。 KO 小鼠完全缺乏目标基因的功能，而 cKO 小鼠允许组织特异性或时间特异性基因缺失。 KO 和 cKO 小鼠之间的选择取决于研究问题和研究的具体目标。 想知道那里有什么类型的 KO 和 cKO 小鼠？ 查看 Gempharmatech，他们有其中之一 世界上最大的 KO 和 cKO 小鼠文库 供研究使用。

案例

Delgado Caceres M、Pfeifer CG、Docheva D. 了解肌腱：转基因小鼠模型的经验教训。 干细胞开发. 2018;27(17):1161-1174. doi:10.1089/scd.2018.0121