הדור של עכברים השתנה גנטית דרך Microinjection של ביציות

מודלים של בעלי חיים, הן בחולייתנים והן בחסרי חוליות, שימשו כלי עזר לבחינת הפתופיזיולוגיה של מצבים אנושיים כגון מחלת אלצהיימר ^{1 , 2} . הם גם כלים שלא יסולאו בפז כדי לחפש מחליפי מחלות ובסופו של דבר לפתח אסטרטגיות טיפול חדש בתקווה של תרופה. למרות שלכל מודל יש מגבלות פנימיות, השימוש בבעלי חיים כמודלים מערכתיים שלמים הוא חיוני למחקר ביו-רפואי. הסיבה לכך היא כי הסביבה הפיזיולוגית מטבולית ומורכבת לא ניתן לדמות לחלוטין בתרבית רקמות.

עד כה, העכבר נשאר המין היונקים הנפוצים ביותר המשמשים מניפולציה גנטית כי זה כולל מספר יתרונות. תהליכים פיזיולוגיים וגנים הקשורים למחלות הם שמורים מאוד בין עכברים ובני אדם. העכבר היה יונק הראשון יש רצף הגנום המלא שלה (2002), שנה אחת לפני geno האדםלי (2003). מלבד זה עושר של מידע גנטי, העכבר יש יכולות הרבייה טובה, מחזור פיתוח מהיר (6 שבועות מן ההפריה לגמילה), וגודל סביר. כל היתרונות הללו, בשילוב עם אינדיקטורים פיזיולוגיים, כגון צבעי מעיל נפרדים (נדרש לחצות אסטרטגיות), הפכו את העכבר למודל אטרקטיבי עבור מניפולציה גנטית. יש לציין, בגיל מוקדם מאוד של גנטיקה מודרנית, גרגור מנדל התחיל לעבוד על עכברים לפני המעבר צמחים ³ .

טכניקות העברת גנים גרמו לדור של העכבר המהונדס הראשון מעל לפני שלושה עשורים ⁴ , נוצר בתחילה באמצעות משלוח ויראלי. עם זאת, החוקרים הבינו עד מהרה כי אחד האתגרים העיקריים של transgenesis העכבר היה חוסר היכולת לשלוט על גורלו של ה- DNA אקסוגני. בגלל המסירה ויראלי של transgenes לתוך הביציות העכבר הביא עותקים מרובים משולבים באופן אקראי לתוך הגנום, possibilitY של הקמת קווים מהונדסים שלאחר מכן היה מוגבל.

מגבלה אחת כזו היתה להתגבר כאשר גורדון et al. שנוצר קו העכבר מהונדס הראשון על ידי microinjection ^{5 , 6} . זה התחיל את העידן של טכנולוגיית DNA רקומביננטי, ואת הפרמטרים המשפיעים על התוצאה של הפגישה microinjection נחקרו באופן נרחב ⁷ . למרות microinjection אינו מאפשר שליטה על אתר האינטגרציה של transgene (אשר בסופו של דבר תוצאות רמות ביטוי ספציפי עבור כל עכבר מייסד), היתרון העיקרי של microinjection pronuclear נשאר היווצרות של concatemers ( כלומר, מערכים של עותקים מרובים של transgene, מקושר בסדרה) לפני שילוב גנומי ⁵ . מאפיין זה שימש במשך השנים להקים אלפי שורות עכבר מהונדס כי overexpress גן עניין. מאז, transgenesis, אשינוי מלאכותי של הגנום של האורגניזם, נעשה שימוש נרחב כדי לזהות את התפקיד של גנים בודדים בהתרחשות של מחלות.

הישג מפתח נוסף על מניפולציה של הגנום העכבר הגיע כאשר מריו Capecchi בהצלחה שיבשו גן אחד בעכבר, פתיחת עידן של הגן מיקוד ⁸ . עם זאת, החסרונות העיקריים שהגיחו במהירות ממיקוד גנים המבוסס על תאי גזע ES, כולל האתגרים של תאי ES מתורבתים, מידת השתנות מסוימת של קימברליות ואורך התהליך ( כלומר, 12-18 חודשים, מינימום, כדי להשיג את העכבר) .

לאחרונה, ההתקדמות בטכנולוגיות חדשות, כגון אנדונואלאסים מהונדסים ( למשל, נוקלאזות אצבע אבץ (ZFN), גרעיני אפקט מניע כמו activator (TALEN), וקבוצות חוזרות ונשנות של פליינדרומיס מקובצים בקביעות (CRISPR / Cas9) התפתחו כשיטות חלופיות להאיץ את תהליך המיקוד הגנטי ב- micE ^{9 , 10} . אלה endonucleases יכול בקלות להיות מוזרק לתוך ביציות העכבר על ידי microinjection, המאפשר לדור של עכברים ממוקד תוך פחות מ 6 שבועות.

מאז הדו"ח הראשון על השימוש CRISPR עבור עריכת הגנום ¹¹ , מערכת חיסונית חיידקית אדפטיבית זו החליפה ZFN ו TALEN בשל היתרונות הרבים שלה, כולל את הקלות של סינתזה ואת היכולת למקד לוקוסים מרובים בבת אחת (המכונה "ריבוב" "). CRISPR שימש לראשונה עבור מיקוד גנים בעכברים ¹² ומאז הוחל על מינים אינספור, מן הצמחים לבני אדם ^{13 , 14} . עד כה, אין דיווח על מין אחד עמיד לעריכת הגנום CRISPR.

שני השלבים המגבילים העיקריים של הדור של עכברים מהונדסים הם הזרקה של ביציות ואת ההשתלה מחדששל הביציות האלה לתוך נקבות מדומות בהיריון. למרות טכניקה זו תוארה על ידינו ¹⁵ ועוד ¹⁶ , שיפורים טכניים האחרונות עכבר embryology וטכניקות העברת הגן יש מהפכה בתהליך של יצירת עכברים מהונדסים גנטית. שיפורים אלה יתוארו כאן.