疾病發病機制研究的良好工具——基因敲除小鼠

近幾十年來基于胚胎干細胞技術和基因同源重組技術基礎上興起的新型分子生物學技術——基因敲除技術，可以通過一定的技術手段使特定的基因失活或缺失，并以此研究特定基因功能。根據基因敲除條件和技術的不同，基因敲除價格有所不同。由于小鼠在遺傳和生理特性上和人類有很大相似性，因此基因敲除小鼠成為我們研究人類疾病機制和信號通路的良好工具。而且基因敲除技術是基于DNA水平的直接操縱，使得相關動物模型成功建立后可以穩定遺傳。因此，這些穩定的基因敲除小鼠模型，可為研究疾病及其并發癥的發病機制和潛在的新療法提供非常有用的模型。

基因敲除技術是通過分子生物學方法，定向敲除機體細胞內某個特定的基因片段，使體內所有類型細胞或某一特定類型細胞缺失特定基因，從而造成機體喪失某功能。基因敲除可以在細胞水平進行以建立基因敲除細胞系、也可以將敲除了目的基因的細胞移入動物囊胚中，再將此囊胚移植到假孕動物體內使其發育成為嵌合體，最后獲得某基因敲除的整體動物。因為基因敲除的手段不同，所以基因敲除價格有高有低。

基因組作為生命體的基本藍圖，它的完整功能只有在完整的生物個體及其整個生命過程中才能得到最完整確切的體現，尤其在高等生物中，細胞間的相互作用以及神經、內分泌、免疫調控網絡等對基因的正常生物學功能都具有重要的影響。在中國cro公司排名中靠前的美迪西在分子生物學、細胞生物學、體外生物學、結構生物學等生物學領域具有豐富廣泛的經驗，通過酶水平、細胞水平測定等技術平臺幫助客戶進行化合物篩選及化合物特性、作用機制及生物標記物分析等研究，保證了客戶項目的有力實施，幫助客戶推進藥物研發的進程。

1、敲除小鼠IL-2 基因，可探討IBD 發病的細胞免疫及其信號通路機制

研究發現，IL-2 基因敲除、IL-2R 基因敲除、以及作為IL-2Rγ 重要轉導子的Janus 家族酪氨酸激酶3基因敲除的小鼠都會出現炎癥性腸病（IBD）。有研究者以IL-2 基因敲除小鼠誘發IBD模型為代表，探討了IBD 發病的細胞免疫及其信號通路機制^[1]。IL-2 對于CD4 + Th1 和CD4 + Treg 功能有雙重調控從而維持體內免疫穩態。IL-2 基因敲除后，CD4 + Treg 功能受抑制、CD4 + Th1 則主要是因為失去了被CD4 + Treg 抑制和促凋亡作用而表現為功能活躍。CD4 + Treg 功能的發揮對高水平IL-2 有較大依賴性，因此機體IL-2 水平下降(如IL-2 基因敲除)對CD4 + Treg 的抑制效果較為顯著，且因CD4 + Treg抑制自身免疫功能紊亂的作用比較明顯，所以這很可能是IL-2 基因敲除誘發的IBD 具有自身免疫病表現的原因。

2、基因敲除小鼠可研究AQP1在相關疾病中的發病機制

水通道蛋白1（AQP1）是一種選擇性的水通道蛋白，能顯著增強生物膜對水的滲透性。研究者通過對AQP1敲除小鼠模型的表型分析，總結了AQP1基因敲除在各個器官和系統的病理-生理過程中的作用，主要表現在妊娠、腎臟、神經系統、心血管系統、眼、細胞遷移、腹膜、消化系統、腺體分泌等多個方面，并闡明了AQP1在相關疾病的發病機制中的作用，及其成為潛在治療靶點的可能性^[2]。

3、敲除IRP2基因 可研究鐵過載對糖代謝的影響

鐵調節蛋白2(IRP2)是細胞中存在的一種多肽，是鐵硫簇異構酶中的一種，在各種細胞和組織內均有著極豐富的表達。IRP2在鐵調節代謝過程中起重要作用，當敲除IRP2基因后可發生組織鐵沉積。多項研究均表明，鐵過載與糖尿病發生密切相關，但其中具體的機制尚未完全闡明。為了研究鐵過載導致的糖代謝異常究竟是與胰島素的分泌功能下降有關，還是與胰島素抵抗有關，有研究者擬通過IRP2基因敲除(IRP2~(-/-))構建鐵過載小鼠模型，探討鐵過載對糖代謝的影響及其具體機制^[3]。

研究結果發現鐵調節蛋白2基因敲除可導致糖代謝異常，但是，血糖升高的原因并非胰島素分泌功能受損，而是胰島素抵抗。鐵調節蛋白2基因敲除后可以導致胰島素作用的靶器官(肝臟和肌肉)發生鐵沉積，后者導致肝臟和肌肉氧化應激紊亂、細胞凋亡增加，肌肉Glut4和肝臟IRS2表達降低，發生胰島素抵抗，并最終導致糖代謝異常。

總之基因敲除小鼠模型，對于了解某個基因的功能及其在各類疾病中的發病機制具有重要的意義。在未來開發更多基因敲除小鼠模型將有助于人類更加熟悉相關疾病的發生、發展過程，從而找到更為可靠、有效的疾病治療方案。

[1] 白細胞介素2 基因敲除誘發小鼠炎癥性腸病的特點及其機制初步分析[J].

[2] 水通道蛋白-1基因敲除小鼠的表型變化及其生理病理意義[J].

[3] 鐵調節蛋白2基因敲除對小鼠糖代謝的影響及其作用機制[J].