1. cKI小鼠模型構建策略選擇
A. 核心元件設計
目標基因(GOI, Gene of Interest)
將外源基因(如報告基因、突變基因或熒光蛋白)插入內源基因位點,或替換特定外顯子。
條件性調控系統
Cre-loxP系統:通過組織特異性Cre重組酶實現條件性激活。
FLEx(Flip-Excision)系統:結合Flp-FRT和Cre-loxP實現多重調控。
誘導型系統(如Tet-on/off、他莫xi芬誘導的Cre-ERT2)。
B. 心臟特異性cKI常用工具
啟動子:αMHC(Myh6)、cT*T(Tnnt2)驅動Cre表達。
報告基因:如tdTomato(loxP-stop-loxP-tdTomato)用于追蹤表達。
2. cKI小鼠模型構建技術流程
A. 載體設計
靶位點選擇
安全港位點(如Rosa26、H11)或內源基因位點(需同源重組)。
避免干擾鄰近基因(需UCSC基因組瀏覽器分析)。
條件性敲入結構(以Rosa26-loxP-STOP-loxP-GOI為例):
5'同源臂 + loxP-STOP-loxP + GOI + 3'同源臂 + 篩選標記(如Neo)。
B. 基因編輯方法
CRISPR-Cas9介導的KI
設計sgRNA靶向插入位點,與供體載體共注射至受精卵。
供體載體:包含同源臂和條件性表達盒(如圖1)。
ES細胞打靶(傳統方法)
電轉ES細胞后篩選陽性克隆,顯微注射至囊胚。
C. 小鼠品系建立
Founder小鼠鑒定
PCR或Southern blot驗證正確整合。
與Cre品系交配
例如:Rosa26-lsl-GOI × αMHC-Cre → 心臟特異性GOI表達。
3. 驗證與表型分析
A. 基因型驗證
PCR:檢測loxP位點、GOI插入及Cre重組效率。
測序:確認無脫靶突變。
B. 表達驗證
qRT-PCR/Western blot:檢測GOI在心臟中的表達水平。
免疫熒光/組織染色:定位GOI表達(如tdTomato熒光)。
C. 功能表型
心臟功能:超聲心動圖(EF%、FS%)、心電圖(心律失常)。
病理分析:心肌纖維化(Masson)、 hypertrophy(WGA染色)。
4. 常見問題與優化
A. 低重組效率
解決:優化Cre品系(如高表達αMHC-Cre)或使用誘導型Cre(他mo昔芬)。
B. 背景泄漏表達
優化:加強STOP序列(如三重polyA信號)或選擇更嚴格的啟動子。
C. 脫靶效應
解決:全基因組測序(WGS)篩選Founder小鼠。
5. 應用示例
案例1:心臟特異性表達熒光報告基因
構建:Rosa26-lsl-tdTomato × αMHC-Cre → 心肌細胞紅色熒光標記。
用途:追蹤心肌細胞譜系或移植細胞命運。
案例2:條件性激活突變基因
構建:Knock-in loxP-STOP-loxP-mutant-Kras × cT*T-Cre → 心肌特異性致癌突變模型。
6. 注意事項
對照設計:
必須包括:無Cre的GOI小鼠(loxP-STOP-loxP-GOI)、Cre單獨表達小鼠。
時間控制:
誘導型Cre(如Cre-ERT2)需優化他mi昔芬劑量和時間窗口。
倫理與標準化:
遵循ARRIVE指南,確保動物福利和實驗可重復性。