A génfunkció tanulmányozásának szokásos megközelítése a gén beillesztése vagy inaktiválása egy sejtbe vagy egyedbe, és a gén funkciójának azonosítása érdekében a sejt biológiai viselkedésében vagy az egyed fenotípusában bekövetkező változások megfigyelése.

A génfunkció tanulmányozása tehát a következő kétféle stratégia szerint végezhető:

• Funkcióvesztés

• Funkciónyerés

Funkcióvesztés

A gén knockout az egyik leggyakrabban használt módszer a funkcióvesztés tanulmányozására egereken. A génkiütés a célgének biológiai funkcióinak felfedezésére utal olyan organizmusok tanulmányozásával, amelyek az inaktivált (kiütött) célgéneket hordozzák. Ennél a technikánál a célgének részleges szekvenciáiban olyan változtatásokat kell végrehajtani, amelyek kikapcsolják az adott gének funkcióit, és ezáltal a célgén funkciójának egy részét vagy egészét inaktiválják. A génkiütés tovább osztható hagyományos génkiütésre és feltételes génkiütésre.

Hagyományos génkiütés

• A hagyományos génkiütés (rövidítés: KO) a célgén egyes létfontosságú exonjainak, funkcionális doménjeinek vagy akár az összes exonnak a kiütésére utal minden egérsejtben, ami a célgén expressziójának elvesztését eredményezi.

• KO egerek minden szövetben és sejtben hordozzák a módosított célgén szekvenciáit. A célgének nem fejeződnek ki a homozigóta egerekben

• KO egereket általában a célgének vagy fehérjefunkciók fiziológiára vagy patológiára gyakorolt hatásainak vizsgálatára használják.

Conditional Gene knockout

• Conditional Knockout (rövidítve: CKO) az egérgenom időbeli és térbeli specifikus módosítása azáltal, hogy a géntechnológiát az egér bizonyos meghatározott sejttípusaira vagy a fejlődés egy meghatározott szakaszára korlátozzák

• A CKO egerekben a célgén egy vagy több fontos exonját loxP-helyekkel szegélyezik. A célgén expressziója a Cre-rekombináz-expresszáló törzzsel való keresztezés előtt normális volt. Cre-rekombináz-expresszáló transzgénikus egerekkel való párosításkor a célgén kiiktatható egy adott szövetben vagy sejttípusban, és expressziója normális marad más szövetekben vagy sejttípusokban.

• CKO egereket általában olyan gének tanulmányozására használják, amelyek embrionális letalitást okoznak, a célgének vagy fehérjék funkcióit egy adott szövetben vagy sejttípusban, vagy a célgének vagy fehérjék szerepét egy adott időszakban vagy stádiumban.

Case: Drd2 KO és Drd2 CKO egérmodellek alkalmazása az agyi immunválasz kutatásában

Gain of function

A génműködés vizsgálata a sejt vagy egyed biológiai tulajdonságaiban bekövetkező változások megfigyelésével, amelyben a célgént új vagy magasabb szintű expresszió létrehozása céljából vezették be.

Véletlenszerű transzgén

A véletlenszerű inszerciós transzgenezis egy exogén gén véletlenszerű integrálása az egérgenomba, hogy a célgén túlterjedésével rendelkező egérmodelleket hozzanak létre. A célgén overexpressziójának fiziológiára és patológiára gyakorolt hatásának tanulmányozására használják.

Célzott gén overexpresszió

Az egér Gt (ROSA) 26Sor vagy más néven Rosa26 génlokuszba történő kopogtatás után az exogén DNS-szekvencia stabilan kifejeződik egerekben. Az exogén gén expressziója szövetspecifikus vagy gyógyszerindukált is lehet.

• Hasznos a gén- és fehérjefunkciót vizsgáló overexpressziós kísérletekhez

• Csak KO fenotípus mentési kísérletekhez használható

Gén knock-in

A knock-in (rövidítés: KI) a célgén helyére specifikus mutációk vagy exogén DNS-szekvenciák bevezetésére utal.

(1) Bázismutáció bevezetése a célgénbe egy humán genetikai betegségmodell utánzása céljából.

(2) Riportergén, például EGFP, RFP, mCherry, YFP, LacZ és Luciferáz bevezetése az egér endogén génjébe a célgén expressziós mintázatának megfigyelésére.