Den sædvanlige tilgang til studiet af genfunktion er at indsætte eller inaktivere genet i en celle eller et individ og observere ændringer i cellens biologiske adfærd eller individuelle fænotyper for at identificere dets funktion.

Der kan derfor foretages en undersøgelse af genfunktionen efter følgende to typer strategier:

• Funktionstab

• Funktionsforbedring

Funktionstab

Gen knockout er en af de hyppigst anvendte metoder til at undersøge funktionstab hos mus. Gen knockout henviser til opdagelse af biologiske funktioner af målgener ved at studere organismer, som bærer de inaktiverede (knockoutede) målgener. Denne teknik kræver, at der foretages ændringer i delsekvenser af målgenerne, som deaktiverer de specifikke geners funktioner og dermed inaktiverer en del af eller hele målgenfunktionen. Genknockout kan yderligere opdeles i konventionel genknockout og betinget genknockout.

Konventionel genknockout

• Konventionel knockout (forkortelse: KO) henviser til knockout af visse vitale exoner, funktionelle domæner af målgenet eller endog alle exoner i alle museceller, hvilket resulterer i tab af ekspression af målgenet.

• KO-mus bærer de manipulerede målgensekvenser i alle væv og celler. Målgenerne udtrykkes ikke i homozygote mus

• KO-mus anvendes generelt til at undersøge virkningerne af målgeners eller proteinfunktioners indvirkning på fysiologi eller patologi.

Conditional Gene knockout

• Conditional Knockout (forkortelse: CKO) er tids- og rumspecifik manipulation af musegenomet ved at begrænse genteknologien til visse specifikke celletyper i musen eller til et specifikt udviklingsstadie

• Gen targeting anvendes i CKO-mus til at flankere en eller flere vigtige exons af målgenet med loxP-steder. Udtrykket af målgenet var normalt før krydsning med den Cre-rekombinaseudtrykkende stamme. Ved parring med Cre-rekombinase-udtrykkende transgene mus kan målgenet slås ud i et bestemt væv eller en bestemt celletype, og dets ekspression vil forblive normal i andre væv eller celletyper.

• CKO-mus anvendes generelt til at undersøge gener, der forårsager embryonal dødelighed, funktioner af målgener eller proteiner i et bestemt væv eller en bestemt celletype eller målgeners eller proteiners rolle i en bestemt periode eller på et bestemt stadium.

Fald: Anvendelse af Drd2 KO- og Drd2 CKO-musemodeller i forskning i hjernens immunrespons

Funktionsforøgelse

Undersøgelse af genfunktion ved at observere ændringer i biologiske egenskaber hos den celle eller det individ, hvori målgenet var blevet indført for at generere nye eller højere ekspressionsniveauer.

Random transgen

Random insertion transgenese er den tilfældige integration af et eksogent gen i musegenomet for at generere musemodeller med overekspression af målgenet. Den anvendes til at undersøge virkningerne af målgenets overekspression på fysiologi og patologi.

Targeted gene overexpression

Den eksogene DNA-sekvens udtrykkes stabilt i mus efter at være blevet slået ind i musens Gt (ROSA) 26Sor også kendt som Rosa26-genlokus. Ekspression af det eksogene gen kan også være vævsspecifik eller lægemiddelinduceret.

• Nyttigt til overekspressionsforsøg vedrørende gen- og proteinfunktion

• Kan bruges til redningsforsøg for KO-fænotyper

Gen knock-in

Knock-in (forkortelse: KI) henviser til indførelsen af specifikke mutationer eller eksogene DNA-sekvenser på målgenets sted.

(1) Introduktion af en basismutation i målgenet for at efterligne en menneskelig genetisk sygdomsmodel.

(2) Introduktion af et reportergen, såsom EGFP, RFP, mCherry, YFP, LacZ og Luciferase, i det murine endogene gen for at observere målgenets ekspressionsmønster.