科研避坑指南:你的小鼠模型可能被遗传背景“带跑偏”了!
在生物医学研究中,小鼠模型是研究人类疾病的关键工具。越来越多的研究表明,小鼠的遗传背景对实验结果有着深远影响。这种差异不仅影响小鼠的表型,还可能改变实验结果的可靠性和可重复性。今天,集萃ob电竞官网入口 就从同一背景不同亚系及基因编辑小鼠为例,探讨遗传背景对小鼠代谢功能的影响。
什么是小鼠模型的“遗传背景”?
人类基因基因组DNA的的背景(genetic background)在人类基因基因组DNA的学大拇指方向DNA或甲基化位点模版的全DNA组人类基因基因组DNA的包含,包涵许多DNA的DNA型、非商品代码国家宏观调控队列及染色剂质成分等。某些原因可确认DNA互作(epistasis)或表观人类基因基因组DNA的突显等逻辑关系指定区域表型的抒发。C57BL/6J与C57BL/6N代谢表型差异

- C57BL/6J (B6J):19410年由美杰克森工作室(Jackson Laboratory)入选C57BL/6展开教育培养并起名。
- C57BL/6N (B6N):195在一年,USA国立清洁卫生研究方案院(NIH)从杰克森科学试验室引用了C57BL/6J第52代,并由此而知进行亚系。
早期研究发现,B6J小鼠存在烟酰胺核苷酸转氢酶(Nnt)基因的外显子缺失,导致其在给予高脂饮食(HFD)后表现出更高的血糖水平、胰岛素分泌受损、更严重的肝脏脂肪变性和氧化应激损伤。相比之下,B6N小鼠的Nnt基因完整,表现出更好的血糖耐受性和胰岛素敏感性[1]。
随着研究的深入,人们发现仅凭Nnt错义突变并不能完全解释两亚系的代谢表型差异。HFD和对照饮食(CD)下B6J与B6N小鼠的表型及RNA测序对比研究发现,包括Ide、Adss2、Entpd4、Wdfy1、Dynlt1在内的多个基因的表达水平存在差异,并伴随体重、脂肪重量、糖脂代谢及能量消耗等多方面变化[2],如B6N小鼠对高卡路里饮食刺激表现出更高的体重增加和脂肪积累敏感性(图1),其瘦素和胰岛素水平动态以及能量代谢水平也存在显著不同(图2)。

图1. HFD/CD喂养情况下,B6J/B6N小鼠的体重增加及脂质量

图2. HFD/CD家庭养殖前提下,B6J/B6N小鼠的瘦素/胰岛素横向及能源基础代谢横向
基于小鼠模型不同遗传背景的基因编辑产生的代谢功能影响(BKS-db/B6-db)
随着基因工程小鼠技术的进步,研究者开始关注在不同遗传背景上进行相同基因编辑所产生的表型差异。这类研究不仅有助于深入理解基因功能差异(例如,不同遗传背景下EGFR基因的缺失,会导致不同程度的仔鼠死亡[3]),也催生了具有不同代谢表征的动物模型,如BKS-db/B6-db小鼠。
db小鼠的突变基因(db, Lepr基因的突变)最早于1966年在C57BL/KsJ近交系小鼠中被发现。该突变由单隐性基因引起,导致小鼠出现肥胖和糖尿病症状。对Lepr<db>基因在B6和BKS遗传背景中差异的研究始于上世纪70年代[4],Coleman等人发现:
- 在C57BL/6J(BL/6)的情况下,Lepr<db>的突然变化致使加重肥胖症、轻中度冬枣糖接受不恰当的、简短高血糖和加重高胰岛素血症。胰岛β受损细胞突出表现为代偿性发炎肥大,无清晰衰弱,随着后期制作血糖趋近恢愎正常的,小鼠生命周期已超2年。
- 而C57BL/KsJ(BL/Ks)原型下,同样的变化造成的比较为严重高血糖,伴随有胰岛减小和β组织細胞受损。变化小鼠的胰岛β组织細胞在12-16周龄时变慢增值能力,那么引发受损和胰岛素的代谢增多,最后加重比较为严重高血糖,小鼠生存期拉长至5-4个月。最后,C57BL/KsJ(BL/Ks)原型下的高血糖小鼠还情况出各种高后遗症,如旁边运动神经病损、微淋巴管病损、肾小球滤过技能障碍性和天然免疫挽回物岩浆岩等(表1),为模以临床检验高血糖泛淋巴管病症高后遗症可以提供了积极的设计建模方法。

表1. C57BL/KsJ-db2J和C57BL/6J-db2J品系小鼠的分別斤算各种血糖和胰岛素溶液浓度

图3. BKS-db小鼠权重总体水平

图4. BKS-db小鼠血糖质量
遗传背景与基因编辑助力糖尿病肾病动物模型的临床转化
糖尿病肾病(DN)是全球人类终末期肾病的主要原因,影响20%-50%的糖尿病患者。然而,常见的DN小鼠模型常面临临床病理进展差异大,复杂因素难以模拟等问题[5]。在肾病研究中,尽管C57BL/6品系被普遍采用,但该背景小鼠对糖尿病肾病具有一定抗性,通常表现为轻度白蛋白尿和轻微的病理学变化[6]。
为更好地模拟人类DN的临床特征,集萃ob电竞官网入口 利用基因编辑技术,培育出BKS-Nos3基因敲除小鼠,并将其与BKS-db小鼠杂交,成功获得BKS-db;Nos3基因敲除小鼠(BKS-db-eNOS KO,品系编号T053852)。


图5. 12周龄BKS-db小鼠及8周龄BKS-db;Nos3-KO小鼠肾脏PAS及Masson着色后果

图6. BKS、BKS-db、BKS-db;Nos3-KO小鼠UCAR含量
参考文献
[1] Exp Anim. 2021 May 13;70(2):145-160.[2] PLoS One. 2022 Dec 22;17(12):e0271651.[3] Science. 1995 Jul 14;269(5221):230-4. [4] Diabetes. 1981 Dec;30(12):1029-34.[5] Nat Rev Nephrol. 2018 Jan;14(1):48-56.[6] Kidney Int. 2022 Jul;102(1):38-44.