背景说明

大/小鼠基因编辑模型的构建核心是利用序列特异性核酸酶（如CRISPR/Cas9）在目标基因组位点产生DNA双链断裂。细胞随后通过两种主要修复途径进行修复：非同源末端连接（NHEJ）通常导致插入或缺失，从而破坏基因功能，实现基因敲除；而同源定向修复（HDR）则可在提供外源DNA模板的情况下，实现精确的基因敲入（如点突变、报告基因等），从而对基因组进行定制化修饰。

1.基因敲除模型

原理：通过造成基因片段缺失或移码突变，使目标基因功能完全丧失。

构建方法：通常使用CRISPR/Cas9在目标基因的早期外显子引入双链断裂，通过非同源末端连接（NHEJ）修复产生随机插入/缺失。

应用：研究基因的必需性、生理功能，模拟人类遗传病中的功能丧失性突变。

2.基因敲入模型

原理：将外源或修饰的DNA序列精确插入基因组的特定位点。

构建方法：在提供同源重组修复模板（供体DNA）的同时，利用CRISPR/Cas9产生双链断裂，通过同源定向修复（HDR）途径实现精准插入。

常见类型：

点突变敲入：模拟人类疾病相关的特定单核苷酸变异（SNP）。

报告基因敲入：将荧光蛋白（如GFP）、酶（如Luciferase）的基因插入目标基因位点，用于示踪基因表达或纯化细胞。

条件性等位基因敲入：如将loxP-stop-loxP序列插入，使其在Cre重组酶存在时才表达，实现时空特异性调控。

人源化基因敲入：将小鼠基因替换为人类基因，用于研究药物代谢、免疫应答或特定人类病原体感染。

3.条件性基因编辑模型

原理：实现对基因编辑在特定时间、特定组织或细胞类型中的精确控制。

主流系统：Cre-loxP系统或Flp-FRT系统。

构建方法：

在目标基因的关键片段两侧插入方向相同的loxP位点，构建“floxed”小鼠。

将该小鼠与表达Cre重组酶的转基因小鼠杂交。Cre酶会切除两个loxP之间的序列，从而实现条件性敲除。

Cre的表达可由组织特异性启动子、诱导型系统（如他莫昔芬诱导的CreERT2）或病毒递送控制。

应用：研究在特定发育阶段或特定器官中必需基因的功能，避免全身性敲除导致的胚胎致死。

应用场景

（1）功能基因组学：解析基因在生理和疾病中的作用；

（2）人类疾病建模：精准模拟遗传病、癌症、代谢性疾病、神经退行性疾病等；

（3）药物研发与评价：作为药效、药代动力学和毒性测试的临床前模型；

（4）基因治疗研究：验证基因治疗策略的有效性和安全性。