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为什么有的研究偏爱C57BL/6,有的研究却偏好Balb/C?

基因编辑鼠的种类很多,在实际应用中,要根据研究的内容和目的来选择合适的基因编辑鼠才能取得良好的实验结果。我们通常会根据研究内容从背景品系、修饰的基因、修饰的方式以及构建技术这几个方面进行考虑来选择合适的基因编辑鼠。今天我们就先来聊一聊研究中常用的两种背景品系及构建技术的选择。

 

研究中常用的两种背景品系的选择

 

面对家族庞大的基因编辑鼠,你是否有过这样的疑惑?为什么有的研究大多选择“小白鼠”,而有的研究却偏好“小黑鼠”?这是因为不同背景品系的基因编辑鼠的表型可能存在极大的差异,这种差异可以表现为完全不同的表型、表型的外显率变化或者是表型的可变表达。

 

实验鼠分为近交系和远交系(封闭群),由于远交系杂合率高,个体差异大;近交系基因纯合、遗传稳定、表型一致、背景资料清晰可查等原因,生物医药研究大多选择近交系的小鼠。

 

目前,实验室中最常用的近交系小鼠品系是C57BL/6和Balb/C,对这两种小鼠选择时通常考虑它们在免疫学上的差异。那么这两种小鼠有什么特点?在免疫学上主要存在哪些差异呢?

 

C57BL/6

 

它是继人类之后第二个完成基因组测序的哺乳动物,国际小鼠表型协会(IMPC)一直对其基因进行功能分析,而且由于它是近交系小鼠,遗传背景一致,不同的个体之间在表达上或表型上的变化不可能归因于遗传背景的不同,因此它是大多数定点修饰和转基因的首选遗传背景品系。

 

特性:

● 各种肿瘤发病率低。乳腺癌自然发生率低(0%-1%),用致癌物难以致癌。老龄鼠淋巴瘤自发率为20%~25%;雌鼠白血病自发率为7%~16%,经照射后肝癌发生率高。

 

● 对放射物质耐受力中等。

 

● 补体活性高。

 

● 较易诱发免疫耐受性。

 

● 对结核杆菌敏感。对鼠痘病毒有一定的抵抗力。

 

● 干扰素产量较高。

 

● 嗜酒精性高,肾上腺素类脂质浓度低,对百日咳组织胺易感因子敏感。

 

● 研究饮食诱导的肥胖和慢性实验性自身免疫性脑脊髓炎多发性硬化症模型的首选模型。

 

● 巨噬细胞对炭疽致死毒素的作用具有抗性。

 

需要注意的是C57BL/6不同的亚系之间存在诸多差异,应用时应详细了解它们的区别,关于C57BL/6N与C57BL/6J之间的关系和区别可参考我们之前的推文:当C57BL/6N遇上C57BL/6J

 

Balb/C

Balb/C小鼠是肿瘤、炎症和自身免疫等研究领域最常用的动物,目前用于细胞融合的小鼠骨髓瘤细胞几乎都来源于Balb/C系小鼠。

 

特性:

● 对矿物油诱导浆细胞瘤敏感。

 

● 常用于Balb/C脾细胞来源的杂交瘤产生单克隆抗体。

 

● 乳腺肿瘤发病率低(3%),当用乳腺肿瘤病毒(MTV)诱导时发病率将增高。

 

● 随着年龄的增长,患其它癌症(肺癌、肾癌)的几率大大增加。有一定几率的卵巢、肾上腺肿瘤和白血病的发生。

 

● 多数个体于6月龄以后出现免疫球蛋白增多症。主要是IgG1和IgA量的增加,干扰素产量低,补体活性高。

 

● 易受单核细胞增生性李斯特菌感染。

 

● 由于具有Hc1等位基因, 所以能抑制新型隐球菌。对立克次体引起的发热、麻疹病毒、利什曼原虫、曼氏血吸虫敏感,对弓形体易感。

 

● 易患肺炎,最好不要和其他近交系小鼠同室饲养。

 

VS.

 

C57BL/6和Balb/C在免疫学上的区别

 

● C57BL/6和Balb/C在Th1和Th2型免疫反应方面有所不同。在C57BL/6小鼠中,Th1免疫应答和IFNγ产生占主导地位,而Balb/C很容易引发Th2免疫应答,并且这在传染病和变态反应中很常见。

 

● 与C57BL/6小鼠相比,Balb/C小鼠倾向于产生更强的体液反应。

 

● Balb/C小鼠MHC I基因位点是H2d型,C57BL/6是H2b型。就是H2的这个位点上基因序列有差异。但有的抗血清或抗体并不能区分它们的差异,可能对两个品系的细胞都有反应。有的单抗则可用来分型。

 

● 树突状细胞(DC)早期产生白介素12(IL-12)的差异是C57BL/6和Balb/C小鼠对单核细胞增生李斯特氏菌敏感性差异的基础。

 

综上所述,虽然C57BL/6和Balb/C都具有近交系遗传背景一致的优点,但是把它们应用于免疫学、肿瘤和感染性疾病等研究时,还是需要考虑它们之间存在的诸多差异,根据研究内容和目的来进行选择。

 

构建技术的选择

 

说完了背景品系的选择,接下来我们就简单地说一下构建技术的选择。CRISPR/Cas9无物种限制、操作简单、成本低、周期短,但存在脱靶、产权纠纷等问题;ES打靶技术可以进行各种复杂的基因改造而且精确无脱靶,是行业的金标准,但存在物种限制的问题。因此建议常规的完全性基因敲除小鼠模型、基因敲入小鼠模型,以及C57BL/6以外其他物种的模型构建可以选择CRISPR/Cas9技术。但对于复杂的小鼠模型构建以及关注动物模型知识产权问题的用户,仍推荐选择基于ES打靶技术的TurboKnockout技术。

 

看到这里你可能会产生这样的困惑:根据研究方向和目的,我的最佳选择是用ES打靶对Balb/C小鼠进行基因修饰,但是成熟的、可用于ES打靶的ES细胞系通常只有几种品系来源:C57BL/6、129S3以及C57与129的杂交F1系。选择CRISPR/Cas9技术的话,又存在知识产权纠纷、复杂项目难度大、脱靶等问题。那么,“鱼与熊掌”真的不能同时兼得吗?非也!

 

有两种方法,一种是采取迂回路线,先用ES打靶技术对C57BL/6进行基因修饰,再与野生型Balb/C小鼠回交10代以上,但这样无疑需要在繁育鉴定上花费大量的时间和精力。另一种方法就是直接解决Balb/C品系ES细胞培养难、采用ES打靶方式进行模型构建难度较高的问题。赛业生物历时两年半时间,先后筛选了数批Balb/C品系的ES细胞,每批ES细胞都进行包括性别鉴定、核型稳定性测试、全能型测试、生殖嵌合能力测试以及最终的生殖系遗传嵌合测试在内的大量测试,最终筛选出稳定的种子细胞,成功实现了Balb/C品系的ES打靶模型构建。如果你的研究有这方面的需要,欢迎联系我们咨询~

 

构建技术选择的详细内容可参考我们往期的推文:CRISPR/Cas9和ES打靶孰优孰劣?怎样选择才是最优解?

 

关于赛业

 

赛业生物历经14年发展,已服务全球数万名科学家,产品和技术已直接应用于包括CNS(Cell,Nature, Science)三大期刊在内的3600余篇学术论文。除了提供基因敲除基因敲入条件性基因敲除模型定制服务外,赛业生物还有专业的手术疾病模型团队,可以提供多种复杂精细的小动物手术疾病模型;国际标准化无菌鼠技术平台可以提供无菌鼠、无菌动物定制服务、微生物菌群移植服务等基于无菌动物模型的各类产品和服务,结合赛业生物成熟稳定的基因编辑小鼠平台,还可帮助您研究菌群与基因的互作机制。

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