噬菌体剪刀手与小鼠时空开关:拉杰夫斯基与 Cre-LoxP 条件性基因敲除
1994 年 5月20日 · Cre 重组酶特异性组织启动子转基因小鼠、两侧携带 34 bp loxP 位点的小鼠胚胎干细胞与基因打靶载体
你知道吗?
最好的猎手绝不会在森林入口引爆整座大山,而是把绊线悄悄埋在野兽必经的单行道上。
利用同源重组技术构建全身性基因敲除小鼠(Knockout Mouse)虽然开辟了功能遗传学的新纪元,但研究人员很快遭遇了残酷的死胡同:许多至关重要的信号通路基因在胚胎早期发育中扮演着不可替代的角色,一旦在全身体细胞中彻底删除,小鼠胚胎通常在子宫内几天就因严重畸形死亡,科学家根本无法研究该基因在成年动物大脑、免疫系统或心脏中的真实功能!
1994年科隆大学的克劳斯·拉杰夫斯基团队将来自P1噬菌体的Cre-loxP系统引入哺乳动物,破壁开创了“条件性基因敲除”新时代。研究人员利用打靶载体,在目标外显子的两侧原位插入两条仅有34个碱基对的同向不对称loxP识别序列(称为Floxed小鼠)。
在没有Cre重组酶时,这段插入不影响任何正常转录翻译,小鼠健康如常;随后,将该小鼠与表达受特异启动子(如仅在成熟B细胞中表达的CD19启动子)驱动Cre酶的转基因小鼠杂交。在子代小鼠中,Cre重组酶只在特定的组织细胞核中亮出獠牙,精准识别两条loxP位点并催化双链DNA交换重组,将夹在中间的关键外显子像拉链一样平整切除并环化丢弃!
人类从此拥有了在任意时间、任意组织随心所欲关闭基因的上帝开关。