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基因编辑小鼠繁育与鉴定实操:配繁策略 + 基因型鉴定!

时间:2026-11-03 阅读:101
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拿到KO、Flox、Cre或CRISPR编辑小鼠后,后续实验能不能顺利开展,一个重要前提是繁育方案的设计。配繁组合不合理,可能连续几窝都拿不到目标基因型;PCR只看一条阳性带,也可能把杂合、纯合甚至错误编辑的动物混进正式实验。

在开始繁育前,先把将最终实验鼠和对照鼠的完整基因型写出来,再倒推每一代需要什么亲本。



一、不同模型的配繁思路


1. 常规KO小鼠

如果杂合子记作+/−,常见配繁方式为:

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以上比例建立在等位基因正常孟德尔遗传、不同基因型均能存活的前提下。如果纯合KO出现胚胎致死、不育或繁殖力下降,就要保留杂合繁育,不能直接用−/−维持种群。


2. Flox小鼠

Flox等位基因本身通常用于后续条件敲除。Flox/Flox动物健康且可育时,可以采用Flox/Flox × Flox/Flox维持基础种群,这样后代全部保留纯合Flox基因型。

正式做条件敲除时,再将Flox系与对应Cre系组合。


3. Cre × Flox条件敲除

先将Cre鼠与Flox/Flox小鼠交配,获得 Cre+;Flox/+ 后代,再与Flox/Flox小鼠回交。以Cre为单拷贝、各等位基因正常分离为例:Cre+;Flox/+ × Cre−;Flox/Flox。

后代中约有:

  • 25% Cre+;Flox/Flox

  • 25% Cre−;Flox/Flox

  • 25% Cre+;Flox/+

  • 25% Cre−;Flox/+


其中 Cre+;Flox/Flox 常作为条件敲除实验鼠,Cre−;Flox/Flox 可以作为常用同窝对照之一。


Cre通常一份拷贝即可完成重组,不需要默认把Cre繁到纯合。部分Cre品系还存在生殖系重组、异位表达或亲本来源效应,因此由雄鼠还是雌鼠携带Cre要先查具体品系资料。某些Cre系使用Cre阳性雄鼠配繁可以降低生殖系意外重组风险,但不能作为所有Cre品系的固定规则。

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4. CRISPR Founder小鼠

CRISPR获得的F0 founder不能简单按普通杂合鼠处理。F0可能存在嵌合,尾尖或耳组织检测到的编辑类型,不一定就是生殖细胞最终传递的等位基因。


因此F0通常先与WT小鼠配繁获得F1,再对F1进行PCR和测序,确认编辑是否发生生殖系传递,并明确具体序列。多个F0 founder最好分别建立后代,不建议直接用不同founder互配。

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二、取样和基因组DNA制备


基因分型常使用耳组织或尾尖取样,不同动物之间及时清洁取样器械,避免组织残留造成交叉污染。

取样后进行基因组DNA裂解。PCR模板不需要追求很高浓度,但要避免大量蛋白、盐、乙醇或组织碎片残留,否则容易出现无扩增、条带弱或非特异扩增。



三、不同等位基因的PCR鉴定


1. WT / Flox鉴定

Flox等位基因插入loxP后,PCR产物长度通常会发生变化。引物设计在插入区域两侧时,可以通过条带大小区分:

WT:WT条带;Flox/+:WT和Flox两条带;Flox/Flox:Flox条带。

实际条带大小完全由具体基因和引物位置决定,不能直接套其他品系的bp数。


2. KO等位基因鉴定

常见做法是使用三引物PCR:一个公共引物配合WT特异引物和突变等位基因特异引物,在同一体系或两个PCR体系中区分+/+、+/−和−/−。

如果KO由较大缺失、插入或复杂重排形成,PCR设计需要根据实际编辑结构调整。


3. Cre鉴定

Cre转基因通常进行Cre阳性/阴性PCR。常规PCR很多时候只能判断是否携带Cre,并不能可靠区分半合子和纯合子。实验是否需要区分Cre拷贝状态,要结合具体Cre品系和繁育方案决定。


4. CRISPR编辑鉴定

小indel可以先进行PCR,再结合Sanger测序确认序列;点突变、KI或复杂编辑还需要根据项目设计进行等位基因特异PCR、测序或其他验证。

对于新建CRISPR系,在看到“PCR阳性”之后,还要确认插入方向、突变序列、接合位置及生殖系传递是否符合设计。

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四、PCR判读要设置哪些对照?


每次基因分型至少保留已知阳性、已知WT和无模板对照。出现条带位置异常时,先核对引物、模板质量、退火条件和PCR程序,再判断基因型。

同时建立“耳号—笼号—父本—母本—出生日期—基因型”对应记录。复杂的Cre/Flox或多基因杂交中,基因型不能只写“KO”“阳性”,要完整记录每个等位基因,例如:

Gene^fl/fl; Cre+

否则繁育到后面很容易丢失等位基因信息。



五、条件KO不能只看尾尖PCR


尾尖或耳组织PCR只能证明动物携带Cre和Flox等位基因,不能直接证明目标组织已经完成有效敲除。

正式实验前还需要在目标组织确认重组情况,可选择recombined allele PCR、qPCR、Western blot、IHC或IF。Cre表达具有组织特异性,同一个动物的尾部DNA可能仍显示完整Flox等位基因,而目标组织已经发生重组。

如果使用CreERT2,还要把他莫昔芬处理、诱导时间和对应处理对照一起纳入实验设计。



六、几个最容易出错的地方


繁育连续几窝都拿不到目标基因型时,先重新计算理论分离比例,再检查纯合基因型是否存在致死或不育,以及多个等位基因是否位于同一染色体。两个位点连锁时,不能直接按独立遗传计算后代比例。


Cre/Flox实验出现异常基因型时,要排查生殖系重组;CRISPR founder的PCR结果复杂时,优先考虑嵌合;PCR出现无条带或多条杂带时,则先检查DNA质量、引物特异性和扩增条件,不急着根据异常条带判断新基因型。



七、总结


基因编辑小鼠繁育可参考:先确定实验鼠和对照鼠的完整基因型,再设计最终交配组合,按理论比例规划动物数量,出生后完成PCR分型,并在正式实验前确认目标组织中的实际编辑效果。


常规KO重点看纯合是否存活可育;Cre/Flox重点控制Cre来源、生殖系重组和组织重组效率;CRISPR founder则要先完成F1生殖系传递和序列确认。


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