基因工程小鼠

基因工程小鼠：也叫遺傳工程小鼠，是指通過(guò)基因工程技術(shù)手段，對小鼠基因組進(jìn)行一定的人為修飾，由此產(chǎn)生具有特定表型或特征的小鼠。

在本號前文“小白鼠不是全部”中，我們介紹了常用實(shí)驗小鼠品系的命名規則。除了野生型實(shí)驗小鼠外，基因工程小鼠是更為常用的科研對象。在閱讀文獻時(shí)，我們經(jīng)常會(huì )看到一長(cháng)串的包含字母、數字、上標、括號等組成的小鼠名稱(chēng)，它們都代表什么意思呢？本文就針對這一問(wèn)題來(lái)解讀一下基因工程小鼠中字母、符號和數字等的含義。

基因工程小鼠通常可分為如下兩類(lèi)：

基因定點(diǎn)修飾小鼠：

a. 應用胚胎干細胞打靶技術(shù)構建的基因敲除和敲入小鼠

b. 應用CRISPR/Cas9等核酸內切酶系統構建的基因敲除、點(diǎn)突變、定點(diǎn)敲入小鼠

轉基因小鼠：

應用原核注射、慢病毒感染方法構建的轉基因小鼠

1、基因定點(diǎn)修飾小鼠

首先，我們先介紹下關(guān)于基因定點(diǎn)修飾小鼠的名稱(chēng)含義，就以下圖這個(gè)小鼠為例：

上圖顯示了基因定點(diǎn)修飾小鼠名稱(chēng)的6個(gè)組成部分，下面依次對這6部分的信息進(jìn)行解讀。

（1）背景品系：

指用于構建基因修飾小鼠模型的背景品系。如果這個(gè)小鼠背景是單一來(lái)源，就直接寫(xiě)該小鼠背景的品系名稱(chēng)即可，如上圖中的C57BL/6J。如果是混合來(lái)源的話(huà)，會(huì )出現如下多種寫(xiě)法，分別代表不同含義。我們就舉幾個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。

（2）基因名稱(chēng)：

我們需要區分兩種基因名稱(chēng)寫(xiě)法，即Gene Symbol 和Gene Name。

Gene Symbol指的是基因的簡(jiǎn)稱(chēng)，比如Prrt2；Gene Name指的是基因的全名，比如proline-rich trans membrane protein 2，如果我們要查找某個(gè)基因編輯的小鼠模型，最好輸入Gene Symbol 。

Gene Symbol 和Gene Name二者的特點(diǎn)如下：

Gene Symbol：  

物種中唯一的

短，3-5個(gè)字母，最多不超過(guò)10個(gè)字母

只用羅馬字母和阿拉伯數字

大寫(xiě)字母開(kāi)頭，后跟小寫(xiě)字母或數字

不包括組織特異性或分子量

最好跟 Gene Name 的首字母一致

斜體表示

不同物種的同源基因使用相同的Gene Symbol

Gene Name ：

簡(jiǎn)短，可以是幾個(gè)單詞，包含基因功能或特點(diǎn)

首字母小寫(xiě)（人名或專(zhuān)有名詞除外）

使用美式拼寫(xiě)方法

小鼠中還存在兩個(gè)常用的定點(diǎn)過(guò)表達整合位點(diǎn)，一個(gè) Rosa26位點(diǎn)，一個(gè)是 H11位點(diǎn)。Rosa26是一個(gè)基因，所以可以用它的Gene Symbol，也就是 Gt(ROSA)26Sor。H11并不是某一個(gè)特定基因，而是存在于兩個(gè)基因之間的一個(gè)特定染色體位置，所以沒(méi)有Gene Symbol。目前公認的命名是 Igs2，表示 intergenic site 2 的縮寫(xiě)。

（3）基因修飾方式：

基因修飾方式一般分為兩種：tm和em

tm：利用ES打靶技術(shù)構建的小鼠，用 tm 表示，tm代表 targeted mutation

em：核酸內切酶系統（比如CRISPR/Cas9）介導的基因修飾，用em表示 endonuclease-mediated mutation。

（4）編號：

這里的編號通常是指最初構建該模型小鼠的實(shí)驗室對其初建時(shí)的首建（Founder）小鼠的序列號。例如：Trp53 tm1Holl ，表示在Holl實(shí)驗室對Trp53基因進(jìn)行突變得到的首建小鼠編號為1，并由該首建鼠繁育擴群得到的基因編輯小鼠群體或品系。

有時(shí)候會(huì )看到 tm1.1、tm1.2的情況，這是指條件性基因敲除（CKO）小鼠在與重組酶工具小鼠（Cre小鼠）交配后獲得的子代小鼠品系，為了與親代 CKO 小鼠（編號為 tm1）區分。

（5） 插入結構：

如果有敲入的外源基因，可以在括號內寫(xiě)出插入的外源基因。

例如：Cd19 tm1(cre)Cgn，表示插入外源基因Cre

如果敲入的是RNAi，那么把RNAi針對的靶點(diǎn)寫(xiě)進(jìn)括號中。

例如：Gene tm # (RNAi:Il23a) Labcode，表示插入RNAi，打靶II23a基因

對于基因敲除和條件性基因敲除，在名稱(chēng)中一般不用加入插入結構的部分，即編號后緊跟實(shí)驗室代號。

（6）實(shí)驗室代號：

一般實(shí)驗室代號是機構名稱(chēng)的縮寫(xiě)。

常見(jiàn)實(shí)驗室代碼：

J —— The Jackson Laboratory

Kyo —— Kyoto University

N —National Insititutes of Health

Crl ——The Charles River Laboratory

Rik ——The Institute of Physical and Chemical Research（RIKEN）

綜合上述的講解，我們再來(lái)看下前面的那個(gè)例子：

我們可以獲得如下信息：

因此，該小鼠名稱(chēng)包含了如下信息：Ksak實(shí)驗室以C57BL/6J小鼠為背景品系，利用胚胎干細胞基因打靶方法，構建的在Slc1a3基因位點(diǎn)插入Cre重組酶，首建鼠編號為1的小鼠及其后代。

當然，如果你認為從一個(gè)基因工程小鼠的名稱(chēng)得到的信息還不夠，并想了解有關(guān)該小鼠更多的信息，可以查閱相關(guān)文獻或到有關(guān)網(wǎng)站上搜索，比如http://www.informatics.jax.org/這個(gè)網(wǎng)站。

2、轉基因小鼠

轉基因小鼠是指基因組中隨機整合外源基因，并在體內表達該外源基因的小鼠。這類(lèi)小鼠也有自己特定的命名規則，這里我們也用一個(gè)例子來(lái)進(jìn)行講解。

從上面的小鼠全名，我們可以看到轉基因小鼠的命名規則有些部分與基因定點(diǎn)修飾小鼠是相同的，現在我們就針對其中不一樣的部分進(jìn)行解讀。

（1）轉基因縮寫(xiě)：

Tg（Transgene）代表轉基因，如果是轉座子介導的轉基因，命名時(shí)需要在Tg后面加上Tn，表示transposable element。后面的括號內包括：所使用的轉座子系統縮寫(xiě)，以及構建的載體結構，兩者用「-」鏈接。

（2）轉入基因：

在括號中填入轉入基因的啟動(dòng)子信息以及Gene Symbol。由于轉入的基因是外來(lái)DNA材料的隨機插入，且不是天然基因組的一部分，所以不需要寫(xiě)成斜體。

上面跟大家簡(jiǎn)述了關(guān)于基因工程小鼠的名稱(chēng)組成，但是我們在日常科研工作以及寫(xiě)文章中，如果每次都寫(xiě)小鼠全名的話(huà)，那會(huì )比較繁瑣。通常，我們也可以采用簡(jiǎn)寫(xiě)的方式對所用的基因工程小鼠進(jìn)行表述。下表我們就對目前常用的基因工程小鼠類(lèi)型進(jìn)行一下簡(jiǎn)寫(xiě)規則的說(shuō)明和舉例。

參考文章：

1.【小鼠大學(xué)問(wèn)】基因工程小鼠的命名規則

（https://www.modelorg.com/portal/article/index/id/2381/post_type/1.html）

2.不想猜猜猜，基因工程小鼠究竟如何命名？

（https://www.biomice.com.cn/news/zhishi/2182.html）

3．常見(jiàn)實(shí)驗室小鼠的命名規則 

（https://www.jianshu.com/p/2d7e7fc7a53d）

4．一文看懂小鼠的基因型

（https://www.jax.org.cn/zh-hans/news-and-insights/jax-blog/2021/january/understanding -the-genotype-of-mice）