基因剔除老鼠的坏处就是在老鼠的整个发育过程中,那个被剔除的基因在老鼠的身上的每一个细胞里面都是“一直失活”的。如果这个基因是非常重要的,老鼠往往在胚胎发育的不同时期就死掉了,会大大限制了对这个基因的研究。
比如,有人想知道基因IGF-1对牙齿发育的影响。如果把IGF-1剔除掉,老鼠在胚胎时期就死掉了,那时,牙还没有发育出来。
后来,有人发明了conditional 基因剔除技术,就是让某个基因只在某个特别的组织或器官中失活,而在其他细胞里面是正常表达的。如上例,使IGF-1基因只在牙组织与牙发育有关的组织中失活,而在其他组织和细胞中是正常表达的。
要建立conditional knockout mouse,先建立一种老鼠,采用类似knocktout 的方法,在某个基因的中间插入两段loxP顺序,比如这个loxP是插在内含子里面,所以,不会影响这个基因的正常表达。
然后在建立一种转Cre基因老鼠,这个Cre基因表达是一种重组酶,这个酶会切除掉两个loxP顺序之间的DNA序列。在这个转Cre基因老鼠中,控制Cre基因表达的启动子promoter是某个特别的启动子,比如只在和牙齿发育有关的细胞里面表达。
这两种老鼠很正常,没有异样。
现在让这两种老鼠交配!其后代就有问题了。
这样,在有loxP序列的细胞里面,如果Cre基因表达,那么loxP序列之间的DNA序列就会被切除,那个基因就被knockout了。又因为Cre被特别的启动子控制,不是在所有细胞里面表达,而是只在特定的组织或细胞里面表达,这样,只有特定的组织或细胞,那个特定基因是失活的,而在其他组织或细胞,那个基因是正常的。
这样,就可以研究那个基因对某个特定组织或细胞的“直接”作用,而不用担心间接效应或老鼠致死问题了。