2011 基因工程动物模型
分子生物学课件-基因打靶和遗传修饰动物模型
1. Vector construction
Neomycin belongs to aminoglycoside class of antibiotics that contain two or more aminosugars connected by glycosidic bonds.
1. Vector construction
The BIG Breakthroughs
到1987年，T。
到目前為止，運用基因同源重組、非同源末端 連接（non- homologous end-joining, NHEJ）或 同源 指導修復（homology-directed repair, HDR ）進 行基因敲除（替換）依然是構建基因敲除 （遺傳 修飾）動物模型中最普遍的使用方法。
Non-homologous DNA Flanked by Homologous DNA
a
b
c
d
a'
b'
c'
d'
a
b'
c'
d'
3. Homologous recombination
❖Cre/loxP System or Cre-Lox recombination
Cre (Causes Recombination) ; loxP (locus of crossing (x) over, P1)
- results in: - endogenous DNA replaced with exogenous - specific - targeted - copy number = 1
3. Homologous recombination
遗传工程动物模型ppt课件
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
5. 在医学中的应用
✓遗传病研究 ✓肿瘤的研究 ✓生物制药
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
列的调控；因此，只有通过转基因的动物 才有可能研究基因的表达、调控及基因之 间的相互作用。
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➢ 进行功能基因组学的研究，研究外源基 因在动物整体水平的表现调控规律。
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二 、 技术手段
➢ 显微注射转基因技术 ➢ 基因定位突变技术 ➢ 化学或放射诱变技术
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认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
（二）胚胎干细胞（ES）法
ES细胞是早期胚胎的内细胞团经过体外培 养建立起来的多潜能细胞系。
将携带有外源基因的ES细胞注入到动物的 早期胚胎内，可产生嵌合体及转基因动物。
3. 缺 点：
如何应用基因编辑技术进行动物模型建立
如何应用基因编辑技术进行动物模型建立基因编辑技术是一种革命性的生物技术，它已经广泛应用于动物模型的建立。
通过利用基因编辑技术，科学家可以对动物的基因组进行精确的改造，从而模拟人类疾病和研究基因功能。
本文将详细介绍如何应用基因编辑技术进行动物模型建立的方法与应用。
首先，基因编辑技术最常用的工具之一是CRISPR-Cas9系统。
这个系统利用CRISPR序列和Cas9蛋白质，可以在基因组中精确地编辑、插入或删除特定的DNA序列。
通过设计引导RNA (gRNA)，可以将Cas9蛋白导向到目标基因的特定位点，从而实现基因编辑。
这项技术的优点在于操作简单、高效，并且可以应用于多种不同的物种。
在建立动物模型时，第一步是选择合适的动物种类。
根据研究目的和模型需求，可以选择小鼠、大鼠、斑马鱼等模式动物。
小鼠是最常用的动物模型之一，因为它们与人类基因组相似度高，并且具有可调控的生殖周期。
大鼠与小鼠相比具有更大的体型和更强的生理相似性，适用于研究一些大型哺乳动物相关的疾病。
斑马鱼则是一种常用的无脊椎动物模型，其透明的胚胎和快速的发育周期使其成为研究发育生物学和遗传学的理想模型。
第二步是设计和合成适合的CRISPR-Cas9工具。
在设计引导RNA时，需要选择目标基因靶点，并确保gRNA能够准确地指向目标位点。
此外，还需要避免与其他基因的序列相互重叠，以减少不必要的副作用。
合成适当的CRISPR-Cas9工具后，可以采用经典的注射或转染技术将其导入到模型动物中。
注射或转染之后，下一步是筛选突变体。
由于CRISPR-Cas9系统在细胞中引入了突变，因此需要选择合适的筛选方法来检测突变的结果。
常用的筛选方法包括PCR、限制性酶切分析、DNA测序等。
这些筛选方法可以快速而准确地鉴定突变的细胞或个体，并用于后续的繁殖和后代分析。
在建立适用的动物模型后，研究人员可以进行一系列的实验来研究基因的功能、相关疾病的机制以及新药的测试。
例如，通过基因敲除或突变，可以模拟某些遗传疾病，并探究可能的治疗方法。
基因工程动物模型定制方案
基因工程动物模型定制方案概述基因工程动物模型是利用基因编辑技术对动物进行人为改良，使其具有特定的遗传特征，以用于科学研究、药物研发等应用领域。
定制一种合适的基因工程动物模型需要考虑多方面因素，包括基因编辑方法、目标基因的选择、动物品种的适用性等。
本文将从设计流程、技术路线、实验流程等方面对基因工程动物模型定制方案进行详细介绍。
一、设计流程1、确定研究目的定制基因工程动物模型的首要步骤是确定研究目的。
研究者需要明确自己的研究方向和目标，以便有针对性地选择合适的基因编辑方法和目标基因。
2、选择动物种类基因工程动物模型可以包括小鼠、大鼠、猪、猴等多种动物种类。
研究者需要根据自己的研究需求和目标选择合适的动物种类，考虑到动物的生活习性、生长速度、繁殖能力等因素。
3、选择基因编辑技术基因编辑技术包括CRISPR/Cas9、TALENs、ZFNs等多种方法。
研究者需要根据目标基因的特性和编辑效率选择合适的基因编辑技术，以确保编辑效果的准确性和稳定性。
4、选择目标基因研究者需要根据自己的研究目的和需要选择合适的目标基因进行编辑。
目标基因可以是与某种疾病相关的致病基因、某种生理过程相关的关键基因等。
5、确定编辑方案在选择了目标基因和编辑技术之后，研究者需要设计具体的编辑方案，包括编辑位点的选择、编辑方式的确定等。
编辑方案需要考虑到编辑效率、编辑精准度、编辑后是否会引发其他不良影响等因素。
6、建立动物模型在确定了编辑方案之后，研究者需要进行基因编辑实验，将编辑后的细胞移植到动物的受精卵中，从而建立基因工程动物模型。
建立动物模型需要严格控制实验条件，确保编辑效果的稳定性和准确性。
二、技术路线1、基因编辑技术基因编辑技术是定制基因工程动物模型的核心部分。
研究者需要根据目标基因的特性选择合适的基因编辑技术。
CRISPR/Cas9是目前最常用的基因编辑技术之一，它具有编辑效率高、操作简单等优点，适用于大多数动物种类。
对于一些特定的目标基因，也可以选择其他基因编辑技术，如TALENs、ZFNs等。
基因工程模式动物模型研究
基因工程模式动物模型研究随着科技的不断进步，基因工程模式动物模型研究正在成为一种越来越受关注的领域。
这种研究方式通过基因编辑技术来改变动物的基因组成，从而使得动物表现出基因编辑所带来的变化特征。
基因工程模式动物模型研究对于我们了解基因的功能和生物学的本质有着重要的意义，在医学领域、人类疾病的防治、药物研发等方面也具有广泛的应用价值。
一、基因工程模式动物模型的相关理论基因工程模式动物模型研究的基础理论主要包括基因编辑技术、人工合成生物学、以及出现的各种工具和技术，这些理论构成了我们对于基因工程技术和模式动物模型的认识。
其中，基因编辑技术是基因工程模式动物模型研究的核心技术，主要包括CRISPR/Cas9、ZFNs和TALENs三种，这三种技术都可以帮助我们对于动物基因组进行编辑和操控。
人工合成生物学则是研究如何设计和合成生物分子和生物系统，从而达到生物学领域一些关键问题的解决。
这种技术会认为将分子和生物学元件之间的联系和结构关系抽象化和繁衍化，将生物学中的“基因、蛋白质、信号传递等生物分子都遵循一定的规律，通过特定的方法进行操控”这种思想转变成程序化的设计而实现生物工程学的研究目的。
二、基因工程模式动物模型研究的应用意义基因工程模式动物模型研究对我们的生物学认识和医学研究都有相当重要的意义。
首先，我们可以通过操控动物的基因来实现对不同性状的控制和模拟，从而更好地了解这些性状的功能和本质。
例如，模拟人类疾病通过基因编辑技术将会有助于我们揭示疾病的本质并找到相应的治疗方法。
其次，基因工程模式动物模型研究可以为新药物的研发提供动物模型，从而更好地对药物的成效和安全性进行检测。
再者，基因工程模式动物模型研究在医疗方面的应用可以说是开创了全新的领域。
基因编辑技术可用于修复患有基因疾病的人的基因组，从而达到治愈疾病的效果。
而且除了针对疾病体现的单一基因进行修复之外，基因编辑技术还能够对DNA序列中的任意位置进行编辑，因此催生了大量基于基因编辑的个性化医疗方法。
基因工程课程综合实验转基因斑马鱼的构建
基因工程课程综合实验转基因斑马鱼的构建基因工程是一项对生物的基因进行精确调整的技术。
通过使用基因工程技术，人们可以设计出更加优良的生命体，并为生命体的研究提供更加有力的工具。
此前，学生们在课堂上只是通过书本等介质来学习基因工程的相关知识，而课程实验则更多的停留在理论层面，无法给学生们带来更加深刻的印象。
针对以上问题，一些高校开设了基因工程课程综合实验。
通过此课程，学生们可以在实验室中亲手操作各种基因工程实验，并更好的掌握相关的基因工程实验技术。
本文以某高校为例，介绍一项基因工程课程综合实验——转基因斑马鱼的构建，并从实验的背景、实验步骤和实验意义三个方面来进行详细剖析。
一、实验背景斑马鱼是一种热带淡水鱼，其生长发育周期短，幼鱼透明，移植简便等优点使它成为了许多生物学门类研究的模型生物。
斑马鱼表层神经细胞活动强烈，非常适合用来研究感知、运动和认知的神经环路。
因此，斑马鱼成为神经科学研究、药物筛选、疾病诊断等领域的重要模型生物。
转基因斑马鱼的构建是一项基因工程研究中的重要课题。
通过向斑马鱼中植入人类基因或与斑马鱼有关的基因，可以使得斑马鱼显示出人类疾病的症状，从而更好的研究这些疾病的发生和发展机制。
例如，植入人类神经退行性疾病相关基因的斑马鱼，可以展现出某些神经退行症的症状，可以更好地研究这些疾病的病理涅槃。
二、实验步骤1、设计转基因构和转基因斑马鱼的构建需要进行基因克隆，制备转基因构建质粒。
课程设计中的实验制备的是pPtre-3xFlag-Nf1（Nf1:神经母细胞瘤），这是一种携带3xFlag标签的神经母细胞瘤基因，可用于斑马鱼的转基因实验。
2、制备大量转基因质粒使用大肠杆菌进行转基因质粒大量制备，获得足够多的质粒进行后续操作。
Ptre-3xFlag-Nf1质粒用水切割得到15Kb和6.3Kb的两个DNA段，经过凝胶电泳后得到目标DNA。
3、定量测序分析对转基因质粒进行定量测序分析，保证重要区域为正确序列。
动物模型的建立与应用
五、严重联合免疫缺陷小鼠（Severe combined immunodeficient mice，SCID）
1. 1983年由美国学者Bosma首先发现于C.B-17近交系小 鼠，位 于16号染色体的scid的单个隐性突变基因所致。
2. 纯合scid基因导致编码免疫球蛋白重链（IgH）和T细胞抗原 受体基因（TCR）V-D-J基因重排异常，抑制B细胞和T和T 细胞前体的正常分化，造成T、B淋巴细胞自身不能分化成特 异性功能淋巴细胞，
循环中免疫球蛋白减少或缺损
C.B-17小鼠是BALB/cAnIcr小鼠的同源近交系，差别在 于该小鼠携带了C57BL/ka小鼠的免疫球蛋白重链Igh-1b 等位基因.
C.B-17小鼠的遗传背景与BALB/cAnIcr基本相同，其H-2 抗原均为H-2d.
此外目前已有C3H-SCID等其他品系遗传背景的SCID小 鼠出现.
孤立动物模型 Orphan disease models
孤立动物模型是指某种疾病最初在一些动物身上发现并 被研究，但到目前为止在人类自身体内无法证实。包括：马 立克氏病（Marek’s disease）, 多发性乳头瘤（Papillomatosis）, 牛 海绵状脑病（bovine spongiform encephalopathy）, 绵羊脱髓鞘性 脑白质炎（Visna virus in sheep）, 猫白血病病毒感染（feline leukemia virus）。
医学动物模型的分类
按产生原因分类
诱发性动物疾病模型：是指通过使用物理、化学、生物等致病 手段，人为地造成动物组织、器官或全身形成人类疾病动物模 型，在功能、代谢、形态结构等方面有所改变，即人为地诱发 动物产生类似人类疾病模型。 主要用途：药理学、毒理学、免疫学、肿瘤和传染病等。
人类疾病动物模型分类
疾病动物模型的种类 疾病动物模型的注意事项
学习重点
谢谢！
5.3基因工程高脂蛋白血症动物模型
5.3.1 转 基因小鼠 荷兰有一个Ⅲ型高脂蛋白血症家系，呈显性遗传。病人和 都增高，早发冠心病。在基因编码第120—126氨
基酸的基因缺失，称 3 。 1993年报告：从先证者切下基因和在肝细胞内所有必须的调节元件），克隆后制成溶液，原核注射获得的
转基因小鼠，常规食物就有高和，但无病灶。喂高和高，可达40—60,整个主动脉树病灶从泡沫细胞组成的 脂肪条纹到纤维斑块、钙化病灶都有。
缺点：在高胆固醇血症并发高甘油三酯血症，的异种杂交体没有发生高胆固醇血症。前者可能是人与兔种 系差异，后者则是生活环境的不同所引起的。
5.2 诱发型动脉粥样硬化模型
5.2.1食饵性动脉粥样硬化 家兔： 优点：家兔对高脂膳食敏感性高，对外源性胆固醇吸收率高，对高脂血症清除率低, 家兔在高脂血症一个月 后可造成动脉内皮损伤，2-3个月后可有斑块。 缺点: 家兔是草食动物, 其脂代谢与人有很大不同，病变主要分布在胸主动脉、冠状动脉小分支； 而冠状动 脉大分支不出病灶。病灶主要是血源性巨噬细胞源性泡沫细胞。
主要是基因工程小鼠: 小鼠基因组了解的很清楚，与人基因相同最多，在疾病表现型上小鼠与人类也十分相似。 小鼠体积小、生命周期短、繁殖快，操作方便。
分类： (1)转基因小鼠( ）
(2)基因敲除小鼠( ）
(3)基因替换小鼠（ ）
雄 原 核 注 射 转 基 因 小 鼠
基 因 敲 除 转 基 因 动 物
人类疾病动物模型分类
1、人类疾病动物模型概念
人类疾病动物模型是指生物医学研究过程中所建立起来的具有人类疾病模拟表现的动物实验对象及相 关实验材料。
基因工程动物模型介绍
基因工程动物模型介绍基因工程动物模型，这可是个超级有趣又超级有用的东西呢！你看啊，咱们就把动物的基因当成是一个装满各种小零件的大盒子。
基因工程呢，就像是一个超级巧手的工匠，可以在这个大盒子里挑挑拣拣，把一些零件换一换，或者加几个新的零件进去。
这一换一加呀，就创造出了基因工程动物模型。
比如说小鼠，小鼠本来就是做实验的常客，就像一个小小的实验明星。
科学家们通过基因工程把小鼠的基因改一改，就像给小明星换了一身新衣服，让它可以去演不同的角色啦。
那为啥要做基因工程动物模型呢？这就好比我们要研究一座神秘的大房子，可这房子又大又复杂，直接进去乱闯可不行。
这时候有一只小老鼠，我们把小老鼠变得和大房子里的一些东西有点像，然后让小老鼠先进去探探路。
这只特别的小老鼠就是基因工程小鼠模型啦。
比如说我们想研究某种疾病是怎么发生的，正常的动物可不会无缘无故就得这个病呀。
那我们就通过基因工程让动物带上会引发这个疾病的基因，就好像给动物悄悄埋了一个会引发小麻烦的小种子，然后看这个小麻烦是怎么一点点长大变成大麻烦的，就像看着一颗小种子慢慢长成一棵歪脖子树一样。
基因工程动物模型的种类可多啦。
就像世界上有各种各样的小动物一样，不同的动物都能被做成基因工程模型呢。
除了刚刚说的小鼠，还有大鼠啊，果蝇啊。
果蝇看起来小小的，就像一个会飞的小芝麻粒儿，但可别小瞧它。
在基因工程的世界里，果蝇也是个大明星。
它的繁殖速度超级快，就像开了加速器一样。
这样科学家们就能很快地看到基因改变之后在很多代果蝇身上会发生什么，就像是看着一群超级加速版的小芝麻粒儿在表演一场基因的魔法秀。
要做出基因工程动物模型可不是一件简单的事儿，就像做一道超级复杂的大菜。
科学家们得先找到要修改的基因，这就像是在一个超级大的图书馆里找一本特别的书一样困难。
然后呢，还得有各种各样超级厉害的工具，把找到的基因进行修改或者添加。
这个过程就像是用一把超级精细的小镊子，在特别小的地方做特别精细的手工活儿，稍微不小心就可能搞砸了。
人类疾病基因工程动物模型的研究与应用
人类疾病基因工程动物模型的研究与应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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基因工程动物模型定义
基因工程动物模型定义基因工程动物模型，这可真是个超有趣的话题呢！咱先来说说啥是基因工程吧。
基因工程就像是给动物的基因来一场超级酷炫的“改装”秀。
科学家们呢，就像一群超厉害的魔法师，他们能精准地找到动物基因里的那些小片段，然后按照自己的想法对这些基因进行各种操作。
比如说，把某个基因去掉，或者再加入一些新的基因，这就像是给动物的基因小房子重新装修一样，可好玩啦。
那基因工程动物模型呢？简单来说，这就是通过基因工程手段制造出来的一种动物模型。
这种动物模型可不是随随便便就做出来的哦。
它是为了模拟人类的某些疾病或者生理现象。
你想啊，人类的身体可复杂了，要是直接在人身上做各种实验，那多危险呀。
所以呢，这些基因工程动物就闪亮登场啦。
比如说，科学家想要研究某种遗传病。
他们就会在动物的基因里做手脚，让这个动物也有类似人类遗传病的症状。
小鼠就是特别常用的一种基因工程动物模型呢。
小鼠小小的，又很容易繁殖，就像一个个小小的实验精灵。
科学家把小鼠的基因调整成和人类遗传病相关的那种模式，然后就可以观察小鼠会有什么样的变化啦。
是身体变得很虚弱呢，还是会长出奇怪的东西，又或者是行为变得很怪异。
通过观察小鼠的这些变化，科学家就能对人类的遗传病有更多的了解，说不定就能找到治疗的方法啦。
还有哦，基因工程动物模型还能用来测试新药呢。
想象一下，有一种新药，但是不知道对人类有没有副作用。
这时候，就可以先给基因工程动物模型吃这个药。
如果动物吃了药之后出现了不好的反应，那就得小心啦，可能这个药还需要改进。
如果动物吃了药之后变得更健康了，那这个药可能就很有希望成为治疗人类疾病的良药呢。
基因工程动物模型的种类也是多种多样的。
除了刚才说的小鼠，还有兔子、猪之类的动物也可以被做成基因工程动物模型。
每种动物都有自己的特点，就像每个小朋友都有自己的个性一样。
兔子的眼睛大大的，看起来很可爱，而且它的某些生理特征和人类也有相似之处，所以也能在一些研究中发挥作用。
免疫肿瘤研究之基因工程鼠模型（GEMM）
免疫肿瘤研究之基因⼯程⿏模型（GEMM）因为肿瘤免疫研究的需求不断成长，免疫活性模型的使⽤率也不断升⾼。
这些模型包含了同源模型以及基因⼯程⿏模型显性癌基因或是肿瘤抑制基因造成的肿瘤⽣长GEMM最早是在80年代开发出的技术，也担任了免疫疗法评估中重要的⾓⾊。
第⼀个基因移转⼩⿏的研发是在发现克隆基因可以整合到⽼⿏基因组并成功繁衍后发现的。
最初显性癌基因是通过GEMM来表达，但却形成了⾃发性肿瘤。
第⼀个基因移转⼩⿏被命名为肿瘤⿏，能够表现出乳腺特异性启动⼦控制的特定V-HRas癌基因。
90年代初期，基因敲除的技术已经成熟，成功制作出GEMM，但因为缺乏肿瘤抑制基因⽽造成肿瘤⽣长。
这些年来，GEMM提供了许多癌症研究与转译肿瘤的知识，这篇⽂章将探讨GEMM最主要的优点和缺点，以及免疫肿瘤模型的使⽤⽅法。
⾃发性肿瘤模拟出⼈类⾸要的肿瘤⽣长GEMM免疫治疗评估中最常⽤的功能是这类⽼⿏有完整的免疫活性与健全的⽼⿏基质。
另⼀个有⽤的功能是肿瘤⽣长的⽅式，是⾃发性⽽⾮植⼊⽼⿏体内的。
这代表着肿瘤⽣长的⽅式是将会与⼈类的肿瘤⽣长⽅式相似，同时也拥有类似免疫抑制与躲避免疫系统监控的特性。
因此GEMM可以⽤来测试癌症发展的完整性以及评估刺激哪个部份的免疫系统可以得到最好的结果。
⼤量的模型汇集涵盖许多的适应症因为多年的研究成果，使GEMM成为⼀种能够涵盖许多适应症的模型，相⽐较之下，较新的⼈源⼩⿏模型就没有办法。
现在⼤量的GEMM模型能够涵盖的适应症包含了：肺部、前列腺、乳房、结肠、胰脏。
⽽同源模型虽说也有⼤量的汇集，但却只能显现出⼀定数量的细胞系。
适合⽣物机制研究GEMM的主要使⽤⽅⾯在于观察肿瘤⽣长以及使⽤的局限性。
肿瘤的⾃发性使得模型成为理想的⽣物机制研究对象，但对于药效评估来讲⽤处不⼤。
每⼀只⽼⿏的肿瘤成长速度都不同，没办法达到100%的外显率，肿瘤成长的潜伏期也有可能特别长。
药效研究既复杂⼜昂贵GEMM的药效测试⾮常复杂，每只⽼⿏能够使⽤的时间都不⼀样，因此在预测治疗时效⽅⾯会变得困难。
小鼠基因工程技术和模型动物的应用
小鼠基因工程技术和模型动物的应用随着科技的不断发展，基因工程技术在生物学、医学等领域的应用日益广泛。
而作为实验室中最常用的动物模型，小鼠因其具有较高的相似性和可操作性成为了基因工程技术的研究对象，也是许多疾病研究的重要工具。
本文将从小鼠基因工程技术以及小鼠在疾病研究中的应用两个方面来探讨这一话题。
小鼠基因工程技术主要分为三种：基因缺失、基因突变和转基因。
在基因缺失技术中，研究人员通过基因敲除或基因敲入等手段实现了对某些基因的“失活”或“激活”。
例如，研究人员使用基因敲除手段成功地制造了缺失Sod1基因的小鼠模型，这种模型可用于研究与肌萎缩侧索硬化（ALS）相关的神经元损伤机制。
而在基因突变技术中，则是通过化学或辐射等方式对小鼠胚胎进行干扰，使得其基因序列发生突变，从而制造了一些与人类疾病相关的基因突变小鼠模型。
例如，基因突变技术使研究人员制造出一些患有神经退行性疾病的小鼠模型，这些模型可用于深入研究该类疾病的发生机制。
最后，转基因技术则是将外源基因注入小鼠胚胎细胞，使其带有该外源基因的小鼠后代能够被用于研究某些疾病的发生机制。
例如，研究人员使用转基因技术，制造了患有人类疾病相关（如肥胖症、糖尿病，乳腺癌等）基因的小鼠模型，这些模型可用于研究人类这些疾病的发生机制。
除此之外，在小鼠的疾病研究中，小鼠模型也是非常重要的一种研究工具。
因为小鼠的基因组与人类基因组有很高的相似性，且小鼠具有稍高的繁殖速度和繁殖量，因此可作为人类疾病模型的代替品。
例如，通过制造患有人类先天性免疫缺陷病的小鼠模型，研究人员可以发现这些疾病的发生机制，并寻找到相应的治疗方法。
又如，研究人员使用缺乏某些基因的小鼠模型，来研究心力衰竭、肺癌、皮肤癌等疾病的发生机制和治疗方法。
基因工程技术的应用和小鼠模型带来了众多的优点，但也有其不足之处。
最为直接的不足之处是人工干预造成的不可避免的影响，如小鼠模型与人类的差异性。
其次，还有复杂的基因调控和互作网络，往往要同时研究多个基因和蛋白质相互作用才能全面了解疾病机制。
基因工程技术在动物基因组学研究中的应用
基因工程技术在动物基因组学研究中的应用基因工程技术是近年来快速发展的生物学领域，它在多个领域中得到了广泛的应用，其中包括动物基因组学研究。
在动物基因组学研究中，基因工程技术为科学家们提供了研究动物遗传学和基因功能的重要工具。
本文将介绍基因工程技术在动物基因组学研究中的应用，包括动物模型的建立、基因编辑和基因表达调控。
首先，基因工程技术在动物基因组学研究中发挥着重要的作用，帮助科学家们建立动物模型。
通过基因工程技术，科学家们可以将人类和其他物种的基因导入动物模型中，以研究基因功能和基因与疾病之间的关系。
例如，利用基因工程技术，科学家们可以将人类乳腺癌相关基因导入小鼠模型，研究该基因的突变对乳腺癌发生的影响。
这种基因导入的动物模型能够提供更真实的实验数据，帮助科学家们更好地理解遗传性疾病的机制。
其次，基因工程技术还可以通过基因编辑来研究动物基因组。
基因编辑技术，如CRISPR/Cas9系统，已成为科学家们进行动物基因组编辑的主要工具。
通过CRISPR/Cas9系统，科学家们能够精确地编辑动物基因组中的特定位点，如插入、删除或修复基因序列。
这种基因编辑技术可以帮助科学家们探究特定基因在动物发育、生理和疾病中的作用。
例如，一些研究利用基因编辑技术在小鼠模型中删除特定基因，进而揭示这些基因在免疫系统、神经系统等方面的功能和作用。
另外，基因工程技术还可以用于调控动物基因的表达。
科学家们可以利用基因工程技术设计和构建基因调控元件，通过操控这些元件来控制目标基因的表达。
例如，利用基因工程技术，科学家们可以设计出特定的启动子序列，将其与目标基因结合，使该基因在特定组织或发育阶段中得到特异性的表达。
这种基因表达调控技术可以帮助科学家们研究基因在发育、生理和疾病中的时空表达模式。
此外，基因工程技术还可以用于动物基因组学研究中的其他方面，如基因测序和基因功能分析。
通过基因工程技术，科学家们可以利用高通量测序技术对动物基因组进行全面的测序分析，快速鉴定基因组中的各类变异和相关基因。
基因编辑的动物模型研制及应用
基因编辑的动物模型研制及应用随着科技的发展，基因编辑技术已经渐渐走进我们的视野。
我们能够通过基因编辑技术，对细胞和生物进行基因操作，达到改变其生物特性的效果。
在人类、动物、植物等方面都有应用，其中最值得关注的莫过于基因编辑的动物模型。
一、为什么需要基因编辑的动物模型基因编辑技术可以让我们精确地修改生物的基因信息，以期望改变其生物学性质，从而更好地了解其性状和生理机制。
然而，生物也会因其内部与外部的交互而发生某些疾病或异常，这时候就需要将这种异常或疾病反映到动物模型中，以期望更好地了解这种病理机制。
此外，基因编辑的动物模型还有很重要的用途。
根据所需的研究目的和研究对象，科学家可以合成特定的动物模型，加速研究过程，降低研究成本，取得更好的效果。
基因编辑技术的科学价值，也正式通过基因编辑的动物模型，使其余人们所知晓。
二、基因编辑动物模型的研制方法基因编辑动物模型研制是通过基因编辑技术来实现的。
这种技术主要利用了基因的突变、敲除及插入等方法来达到改变动物基因组信息的效果。
基因编辑的动物模型研制时，先进行设计并化学合成目标蕈酸酯，随后将其输送至动物体内，使其表达所需的线粒体或基因等遗传物质，实现整个过程。
最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9。
CRISPR-Cas9可通过大脑和肾上腺中的某些特定基因来制作治疗糖尿病、帕金森病和神经退行性病等疾病的药物。
通过基因编辑技术，科学家可以精确地制作出带有特定基因的动物模型，以期望得到更好的治疗效果。
三、基因编辑动物模型的应用基因编辑动物模型在生物科学、医学等领域的应用是相当广泛的。
例如，在人类遗传疾病的研究上，基因编辑的小鼠模型能够帮助人们更好地揭示疾病的发病机制，为疾病的治疗提供了重要的参考价值。
此外，基因编辑的大鼠模型可以用于研究人类疾病的药物治疗。
比如，科学家使用基因编辑技术，针对人类心脏病基因突变在大鼠中合成，研究出了一种心室肥大的药物新型概念。
这种研究不仅降低了研究成本，而且能够加速开发出更好的治疗方案。
转基因技术在动物模型中的应用研究
转基因技术在动物模型中的应用研究在当今生命科学领域，转基因技术无疑是一项具有重大影响力的创新手段。
它不仅在农业领域引发了变革，为提高农作物的产量和品质带来了新的途径，而且在动物模型的研究中也发挥着越来越重要的作用。
通过对动物进行基因改造，科学家们能够创建出具有特定性状和疾病特征的模型，为深入研究生命现象、疾病机制以及药物研发等提供了强有力的工具。
转基因动物模型的构建通常需要经过一系列复杂而精细的步骤。
首先，要确定需要导入或修改的目标基因。
这些基因可能与特定的生理过程、疾病发生发展相关，或者是为了赋予动物某种特定的表型。
然后，借助各种技术手段，将目标基因导入动物的生殖细胞或早期胚胎中，使其能够整合到基因组中并稳定遗传给后代。
常用的转基因技术包括显微注射、病毒载体介导、胚胎干细胞技术等。
以显微注射为例，科学家们将经过精心构建的含有目标基因的DNA 片段，在显微镜下直接注射到受精卵的原核中。
经过注射后的受精卵被移植到代孕母体的子宫内，发育成转基因个体。
这种方法虽然操作难度较大，但成功率相对较高，是创建转基因动物模型的常用手段之一。
转基因技术在动物模型中的应用范围十分广泛。
在疾病研究方面，通过构建疾病相关的转基因动物模型，科学家们能够更深入地了解疾病的发生机制和发展过程。
例如，阿尔茨海默病是一种常见的神经退行性疾病，其发病机制至今尚未完全明确。
通过构建携带与阿尔茨海默病相关基因突变的转基因小鼠模型，研究人员可以观察到小鼠大脑中逐渐出现的病理变化，如淀粉样蛋白沉积、神经纤维缠结等，从而为研究疾病的发生发展提供了宝贵的线索。
在药物研发领域，转基因动物模型也发挥着不可或缺的作用。
在药物研发的早期阶段，需要对候选药物进行安全性和有效性评估。
传统的体外实验和细胞培养模型往往无法准确反映药物在体内的真实作用情况。
而转基因动物模型由于具有与人类相似的生理和病理特征，能够更真实地模拟药物在体内的代谢、分布和作用过程，为药物的筛选和评价提供更可靠的依据。
基因工程小鼠繁殖方案设计
基因工程小鼠繁殖方案设计一、选用适当的小鼠品系及基因工程小鼠模型1.1 品系选择小鼠是常见的实验动物，由于其体型小、繁殖能力强、寿命较短、易于获取等特点，成为了科学研究中常用的实验动物之一。
在选择品系时，需要考虑繁殖力、易于操作及与需要研究的基因工程小鼠模型的适配性。
一般来说，常用的小鼠品系有C57BL/6、BALB/c、NOD、NSG等。
1.2 基因工程小鼠模型选择基因工程小鼠是将外源基因导入小鼠基因组中，以模拟人类疾病或进行相关功能研究的实验动物。
在繁殖方案的设计中，需要首先明确需要研究的基因工程小鼠模型，例如疾病模型、基因敲除/敲入模型等。
在选择基因工程小鼠模型时，需要考虑研究需求、目标基因的特性以及研究的可行性。
二、基因工程小鼠繁殖流程设计2.1 基因工程小鼠的繁殖方法基因工程小鼠的繁殖方法通常包括自然交配和人工授精两种方式。
自然交配适用于一般基因工程小鼠，人工授精适用于特定需要的基因工程小鼠模型。
在实际操作中，需要根据具体情况选择合适的繁殖方法，以保证后代的质量和数量。
2.2 基因工程小鼠的繁殖管理基因工程小鼠的繁殖管理包括母鼠配种、妊娠期、分娩及幼年期的管理。
在母鼠配种时，需要根据所选用的品系和基因工程小鼠模型合理安排配种群，以保证繁殖效率；在妊娠期，需要给予母鼠适当的饲养管理和监护，确保母鼠及胎儿的健康；在分娩时，需要提供安全、干净的产房和适量的营养物质，帮助母鼠顺利分娩；在幼年期，需要给予幼鼠适当的饲养条件和管理，以确保幼鼠的正常生长和发育。
2.3 基因工程小鼠的遗传育种基因工程小鼠的遗传育种是基因工程小鼠繁殖方案的重要组成部分。
在遗传育种中，需要根据所需的基因型选择合适的配种组合，进行合理的交配计划，以获得符合研究需求的后代。
在实际操作中，需要结合基因工程小鼠模型的特点，合理设计遗传育种方案，并进行相应的实验验证。
2.4 基因工程小鼠繁殖质量监控基因工程小鼠繁殖质量监控是基因工程小鼠繁殖方案中的重要环节。
sp3111转基因RNAi小鼠模型的建立及其表型分析的开题报告
sp3111转基因RNAi小鼠模型的建立及其表型分析的开题报告一、研究背景RNA干扰（RNAi）技术是一种基因沉默技术，通过介导小分子RNA （siRNA）或较长度RNA（shRNA）的介导，可以有效地靶向特定的基因，从而抑制它们的表达。
RNAi技术不仅可以帮助我们更深入地了解基因功能，而且也具有很多潜在的应用价值，比如用于治疗疾病、转基因植物的育种以及抗癌药物的研发等。
在转化RNAi技术到动物体内时，目前最常用的方法是通过转基因技术在动物体内表达shRNA，进而实现对基因的沉默。
而建立RNAi小鼠模型，对于深入研究RNAi技术及其应用具有至关重要的意义。
二、研究目的本研究旨在建立一种sp3111转基因RNAi小鼠模型，并对其进行表型分析。
该基因编码的是一种蛋白质酪氨酸激酶，该酶对于细胞凋亡、细胞分化和增殖等过程具有调控作用。
通过利用RNAi技术沉默该基因，有望探究其在机体生长发育、分化和肿瘤发生等方面的作用以及RNAi技术在这些领域中的应用价值。
三、研究方法1. 克隆shRNA表达载体并构建转基因RNAi小鼠模型。
根据sp3111基因的序列，设计靶向其mRNA的shRNA序列，克隆到pHSRNA载体中。
随后将构建好的pHSRNA-sp3111载体注入小鼠受精卵中，利用胚胎干细胞技术得到稳定的转基因RNAi小鼠模型。
2. 对转基因小鼠模型进行表型分析。
对转基因小鼠及其野生型小鼠进行体重及体型检测、行为学测试、组织学检查等，探究沉默sp3111基因在小鼠生长发育、神经系统发育、免疫系统发育等领域的作用及RNAi技术在这些领域中的应用价值。
四、研究意义本研究将建立一个新型的转基因RNAi小鼠模型，并对其进行全面的表型分析，不仅可以深入探究sp3111基因的生物学作用、RNAi技术的应用价值等问题，而且还能为RNAi技术的研究及其应用提供有力的动物模型支持，为RNAi技术的更广泛应用奠定基础。
基因人源化动物模型
基因人源化动物模型导读古代祖先神农尝百草为治病救人，根本原因在于缺乏人类试药的替身，只能以身试法。
上一期我们介绍了一种“目前最接近人类临床实际情况的肿瘤模型”——“PDX”人源化动物模型，今天我们继续为大家介绍另一种十分重要的人源化动物模型——基因人源化模型。
人源化动物模型（Humanized Animal Model ）指携带有人源的功能性基因、细胞、组织或者器官的动物模型，是目前常用的最接近人类的疾病研究动物模型。
前几期我们已经介绍了人源细胞及组织的移植模型，本期着重介绍基因人源化的动物模型。
基因人源化动物模型利用转基因或同源重组的方法，将人源基因放在动物基因组内，在动物体内表达人源的基因，动物自身基因不再表达。
为什么进行基因人源化呢？小鼠与人类基因组虽具有高度同源性，但是很少有功能性基因在人鼠上具有100%的保守性，这种差异很可能会导致动物和人体结果的出入。
如以下例子可以说明：举例1：如在药物代谢中，利福平不能诱导小鼠肝脏中的CYP3A 的表达，而将小鼠的PXR基因人源化之后，利福平表现出对小鼠肝脏CYP3A的强诱导作用。
可见模型动物的人源化能在一定程度上，克服基因差异造成的种属差异（下图）[1]。
PXR的人源化能显著增强利福平（RIF）对小鼠肝脏CYP3A的诱导作用举例2：又如在肿瘤免疫治疗中，小鼠的免疫检查点基因与人类对比，在蛋白氨基酸序列上相似性仅约60%。
因此若选择小鼠来检测抗人蛋白抗体的药效，抗体很可能不识别小鼠相应蛋白。
这就需要将小鼠的免疫检查点基因进行人源化改造，因此hPD-1小鼠应运而生。
举例3：如在病毒感染中，表达野生型CD81和OCLN（occludin）的小鼠对HCV（HepatitisC Virus）不敏感，而在小鼠体内表达这两个基因的人源同源基因之后，小鼠便会受到HCV的感染[2]。
人源化动物模型应用基因人源化动物模型大大提高了模拟人类某些疾病的有效性，目前应用很广泛，如下：①人类基因的功能研究，解码人类疾病奥秘；②肿瘤免疫治疗研究，如h-PD-1小鼠；③临床前药物评价：药效，药物代谢研究等；④ 疾病研究：癌症、传染病、血液病研究等；⑤组织或者器官供体动物的制备等。
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第十一讲基因工程模因工程模型梁虹中国医学科学院医学实验动物学研究所2011-10-28WASHINGTON, DC - The international MouseGenome Sequencing Consortium today announcedthe publication of a high-quality draft sequence ofthe mouse genome - the genetic blueprint of amouse - together with a comparative analysis ofthe mouse and human genomes describing insightsgleaned from the two sequ en ces. Th e paperappears in the Dec. 5 issue of the journal Nature.The Mouse Genome And The Measure of ManDecember 2002基因工程技术，包括基因打靶、基因沉默和转基因技术等首先在小鼠的基因修饰和品系培育上广泛使用，并产生了大量的基因剔除、转基因疾病小鼠模型和基因功能研究模型，成为生命科学研究、医学研究和药学研究的重要支撑条件，并推动了对生命规律的探索和医药研究的发展。
基因导入方式一、显微注射法在倒置显微镜下通过显微操作系统用注射针将DNA样品注射到受精卵雄原核中，利用外源基因整合到DNA中，从而得到转基因动物。
�特点：对DNA大小无限制，不需要载体，转基因成功率约20%，外源基因在小鼠染色体上常呈成串的头尾项链的多拷贝插入。
�缺点：外源基因的插入位点和插入拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变。
二、慢病毒感染法将具有一次性感染的病毒注射到小鼠受精卵透明带下。
�特点：转基因成功率和转基因表达率可达到70%以上，且大多为单拷贝或低拷贝整合。
�缺点：目的基因插入容量＜10kb，制备病毒需要一定的安全考虑。
三、精子载入法将精子与DNA混合，然后通过单精注射或IVF获得转基因小鼠。
1.2 原核注射与受精卵移植1.31.4 转基因小鼠外源基因表达的检测�染色体和基因水平：分离基因组DNA，进行Southern 杂交和PCR分析，以评估外源基因的整合情况。
�转录水平：Northern杂交，RT-PCR。
�蛋白质水平：Western印迹分析。
1.5 转基因动物应用1、通过转基因动物来研究特定基因在组织中特异表达或表达的时相；2、在活体内研究或发现基因的功能；3、可用于只在胚胎期才表达的基因结构和功能研究；4、建立研究外源基因表达、调控的动物模型；5、遗传性疾病的研究；6、建立人类疾病的动物模型，为人类的基因治疗提供依据；7、动物新品种的培育；8、基因工程产品的制备。
1.6 转基因技术存在的问题1、不能将外源基因定向地插入受精卵细胞染色体的特定部位；2、外源基因随机整合可能引起插入突变，破坏宿主基因组功能；3、外源基因随机整合在宿主染色体上的拷贝数不同，可能出现不同表现型；4、整合的外源基因遗传丢失而导致转基因动物症状的不稳定遗传。
基因打靶（gene targeting ），是利用DNA 同源重组原理，在基因组中的某一特定部位进行定点的基因重组，是研究基因的功能的有效手段。
包括基因敲除（gene knock out ）和基因敲入（gene knock in ）。
目前，基因打靶技术已经被广泛应用于几乎所有生物医学领域——从基础研究到新疗法，使得人类对于心脏病、癌症和糖尿病等多种疾病有了更加深入的了解。
美国犹他大学 马里奥.卡佩奇美国北卡罗来纳州大学 奥立佛.史密斯英国卡迪夫大学 马丁.埃文斯由于在基因打靶技术的贡献分享2007年诺贝尔生理学或医学奖。
第二节第二节基因打靶动物模型（嵌合体小鼠）•胚胎干细胞：ESC 是从早期胚胎内细胞团（ICM ）分离的一种具无限增殖能力和全向分化能力的细胞。
胚胎干细胞（Embryonic Embryonic Stem Stem Stem CellCell ，ES ) 全能性 是ES 细胞具有可塑性的基础；无限扩增性 为实验和应用提供了大量的原材料或工具；可操作性 导入异源基因，报告基因或标记基因，诱导基因突变，基因打靶或导入额外的原有基因使之过度表达。
Selectable Markers and Reporter �Select markerNeomycin phosphotransferase gene (neo R)(drug:G418)Puromycin selection (Puro)(drug:puromycin)�Reporter�-geo (LacZ and neo) was the most widely used reporter (X-gal stain）EGFP is now popularLength of Homology•1.7 kb or less of total homology resulted in 0 target clones using Hprt vectors.1.9 kb of total homology resulted in targeted clones。
Targeting frequency increased as the total length of homology increased up to 6.0 kb。
Increases in total homology greater than 6.0 kb did not increase the targeting frequency (Data from Hprt locus Hasty et al., 1991; MCB) Positive/negative Selection•Positive selection to identify all transformants (both targeted and non-targeted)•Negative selection to enrich for targeting events•A proportion of double selected ES cell clones are targetedMethods for Identifying Homologous Recombinants •PCR•Southern blotES cell injection into the blastocystsMouse ChimeraCre-lox P和FLP/FRT系统�Cre/loxP：来自P1噬菌体，Cre重组酶基因和loxP序列位于P1噬菌体基因组内，loxP是Cre酶的识别序列，FLP/FRT：来自酵母，FRT是FLT酶的识别序列。
�Cre（FLP）重组酶有删除/整合、倒位、转位等功能。
�基本策略是通过类似于基因敲除的方法将两个loxP位点同向引入到要删除的基因片段两侧。
The FLP recognition target (FRT)has the same architectureTissue-specific deletion strategyMouse Knock-ins–WHY?�Test function of a specific residue or domain �Create model for equivalent change indisease state�Tag protein�Test functional equivalence of genes�and many, many more…1. promoter trap vector2. Poly-A Trap VectorOne trap cloneWild mouseChimera mouseF1+/+ +/trap +/trap +/+IGTC–The International Gene Trap Consortium•GOALS�Create an international resource ofES cells with gene-trap insertions inmost genes�Develop a standardized identificationand annotation protocol for gene trap lines�Integrate gene trap insertion tags into public genome databases andbioinformatics sites�Facilitate public access to the gene trap insertion lines and gene trapinformation IGTC Cell lines in database: 63244 IGTC Ensembl genes represented: 8176 IGTC current genome coverage: 41.9102 %RNA干涉实验的基本过程1、确定干涉靶点选择目标基因是进行RNA干涉的第一步，根据靶基因序列，确定干涉的具体靶点。
一般作为干涉的靶点序列应具备：①、目标RNA上被干涉的靶点应尽量避开蛋白结合位点②被干涉的靶序列一般应具有AA（N19）TT或AA（N21）序列特征，同时G：C比为50%左右③被干涉的靶序列应该是特异性的，和其它RNA没有同源性。
2、双链干涉RNA的合成；化学合成法；体外转录法3、双链干涉RNA对目标RNA的干涉：首先，将干涉RNA转染到靶细胞；其次，对目标RNA干涉程度进行分析：可采用RT-PCR在RNA水平上监测、Western blot在蛋白质水平上进行监测RNAi实例：Target gene：c-myc�查找靶基因mRNA�利用网络在线支持，寻找siRNA序列�根据目的选择实现RNAi的策略：推荐载体法。
�根据查找的siRNA序列，合成长链oligo�构建载体�转染�检测效应（包括干扰效应和生物学效应）。