
實驗大小鼠的(de)遺傳質量控製(zhì)和(hé)遺傳監測:背(bèi)景特征和遺傳穩定方案
續接上篇
GA和突變係的背景特征
GA品係數量的激(jī)增(zēng)加劇了實驗齧齒類動物中未定義的“混合(hé)背景”問題。這對於那些需要用兩個獨立品係通過雜交子(zǐ)代開展的誘導(dǎo)性和(hé)條件性GA模型可能要給與更高的關(guān)注,例如Cre小鼠與Floxp小(xiǎo)鼠的雜交。
需特別關注GA品係背景的原因是即使擁有相同的突變基因,但如果動物遺傳背景不同,也(yě)可能表現(xiàn)出不同的表型。最早報道(dào)的(de)案例之一是經典的(de)糖尿病基(jī)因位點(Leprdb)突變,它在C57BL/6背景下會(huì)出現短暫的高血糖症,但在C57BLKS背景下(xià)卻出現明顯的糖尿(niào)病(bìng)症狀(zhuàng)。其他例子包括動物遺傳背景會對Egfr(表皮生長因子受體)敲除小鼠生存率造成影響,以及對Pten敲除小鼠的腫瘤發(fā)病率造成影響等。因此,每個(gè)GA品係都應該對其遺傳背景進行確認,了解其在現有的遺傳背景下是否會對預期表(biǎo)型有影響,從而選擇更(gèng)合適的遺傳背(bèi)景及對照動物。
對均勻分布,覆蓋全基因組的遺傳標記進行掃描,可以用於評估來自(zì)不同近交係的基因的比例,典型的遺傳背景界定主要用於(yú)區分(fèn)有可能混合的近交係背景(jǐng)。目前大部分應用(yòng)的場(chǎng)景是去區分C57BL/6和129的亞係,因為在構建基(jī)因敲除/敲入小鼠時,大量應用的(de)是129來源的(de)ES細胞,而幹細胞注射用的囊胚供(gòng)體通常會利用野生型的C57BL/6小鼠,因此如(rú)果在後續繁育中沒有進行回交,通常會得到B6;129混合遺(yí)傳背(bèi)景的(de)後代。混(hún)合遺傳背景的問題可以通過以下方法避免:
(a)將轉基因或核酸酶(Cas9-sgRNA)注入選定背景的近交係胚胎。
(b)在選定(dìng)背景品係來源的ES細胞中修改(gǎi)感興趣(qù)的基因。
(c)將嵌合體與用於構建的ES細胞來源(yuán)背景相同的小鼠品係進行雜交。
對於現有的GA品係,有(yǒu)必要去確認(rèn)其(qí)遺傳背景,如果(guǒ)需要在單一背景上建立品係,則需通過回交或是在遺傳標記輔助下回交的方式進行。定期用(yòng)背景品係進行回交也能最大(dà)限度地使遺傳背景保存一致。
遺傳(chuán)穩定(dìng)和冷凍保存方案
對於近交係、染(rǎn)色體置換係和同源(yuán)係,育種方法和遺傳穩定(dìng)計劃有助於最大限度地減少由於遺傳漂變造成的亞係分化,也有助於防止與其他品係意(yì)外(wài)雜交造成的遺傳汙染。為了減少遺傳漂變,應盡量減少(shǎo)內部育(yù)種(zhǒng)的傳代次(cì)數(shù),並將品係委托給專業機(jī)構通過冷凍(dòng)胚胎和/或精(jīng)子保存,國外如(rú)JAX、EMMA、MMRRC、IMSR、RIKEN,國內如國家遺傳工程小鼠資源庫等。同時應按照傑克遜實驗室遺(yí)傳穩定計劃(GSP)的建議,每10代更換一次(cì)繁殖種群(qún),以減緩遺傳漂變的積(jī)累。對於遠交係,應盡量減少近親繁殖,保持雜合度,同時也要管理遺(yí)傳(chuán)漂變,否則會導致品係分化。 理(lǐ)想情(qíng)況下,遠交係的(de)種群應該保持至少25個繁殖對,每代近交係(xì)數都應控製在1%以下。
胚胎和配(pèi)子的冷凍保存策略已被多個儲存庫采用,包括歐洲小鼠突變資源庫(EMMA/INFRAF RONTIER)、基因敲除小鼠計劃(KOMP)、傑克遜實驗室、動物資源與發展中心(CARD) 和RIKEN生物資(zī)源中(zhōng)心(xīn)。它們可以向實驗室(shì)提供冷凍保存的(de)材(cái)料(liào)或活體小鼠(shǔ)。這些儲存庫有助於向(xiàng)全(quán)世界的科學界提供已經建立的品係,並為可能丟(diū)失的品係提供備份。國際小鼠品(pǐn)係數據庫(IMSR)是一個可在線搜索的數據庫,集成了世界範圍內的小鼠品係、庫存和突變ES細胞(bāo)係,包含近交係、突變係和基因工程小鼠。
參考文獻:
[1] Benavides F , T Rülicke, Prins J B , et al. Genetic quality assurance and genetic monitoring of laboratory mice and rats: FELASA Working Group Report:[J]. Laboratory Animals, 2020, 54(2):135-148.