遺伝子の機能の研究

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遺伝子の機能を調べるには、細胞や個体に遺伝子を挿入または不活性化し、細胞の生体行動や個体の表現型の変化を観察して機能を特定する方法が一般的である。

したがって、遺伝子機能の研究は、次の2種類の戦略に従って行うことができる。

  • Loss of function

  • Gain of function

Loss of function

Gene knockoutはマウスにおける機能喪失の研究に最も頻繁に用いられる方法の1つである。 遺伝子ノックアウトとは、不活性化した（ノックアウトした）標的遺伝子を持つ生物を研究することにより、標的遺伝子の生物学的機能を発見することである。 この手法では、標的遺伝子の部分配列に変更を加え、特定の遺伝子の機能を無効にすることで、標的遺伝子の機能の一部または全部を不活性化させる。 遺伝子ノックアウトは、さらにコンベンショナル・ジーン・ノックアウトとコンディショナル・ジーン・ノックアウトに分けられる。

コンベンショナル・ジーン・ノックアウト

  • コンベンショナル・ノックアウト（略称：KO）とは、すべてのマウス細胞で特定の重要なエクソン、ターゲット遺伝子の機能ドメイン、あるいはすべてのエクソンについてノックアウトし、それによってターゲット遺伝子を発現しなくさせることをいう。

  • KO マウスは、すべての組織と細胞において、操作された標的遺伝子の配列を持っている。

  • KOマウスは、一般に、標的遺伝子やタンパク質の機能が生理や病理に及ぼす影響を研究するために使用される。

Conditional Gene knockout

  • Conditional Knockout（略称：CKO）は、遺伝子工学をマウスのある特定の種類の細胞や特定の発生段階に限定し、時間および空間特異的にマウスゲノムを操作すること

  • CKOマウスでは、ターゲット遺伝子の一つまたはいくつかの重要なエキソンをloxP部位で挟んで使用されている。 Creリコンビナーゼ発現株と交配する前は、標的遺伝子の発現は正常であった。 Creリコンビナーゼを発現するトランスジェニックマウスと交配することにより、特定の組織や細胞型において標的遺伝子をノックアウトし、他の組織や細胞型ではその発現が正常であることを確認できる。

  • CKO マウスは一般に、胚の致死を引き起こす遺伝子、特定の組織や細胞型における標的遺伝子やタンパク質の機能、あるいは特定の時期や段階における標的遺伝子やタンパク質の役割などを調べるために使用されています。 Drd2 KOおよびDrd2 CKOマウスモデルの脳免疫反応研究への応用

    Gain of function

    目的遺伝子を導入して新規または高い発現レベルを生じた細胞または個体の生物学的形質の変化を観測し、遺伝子機能を研究するものである。

    Random transgene

    Random insertion transgenesisは、マウスゲノムに外来遺伝子をランダムに組み込み、目的遺伝子を過剰発現させたモデルマウスを作製するものである。 この方法は、目的遺伝子の過剰発現が生理・病理に及ぼす影響を研究するために用いられる。

    目的遺伝子過剰発現

    マウスGt（ROSA）26Sor（別名Rosa26遺伝子座）に外来DNA配列をノックし、マウスで安定発現させる。 外来遺伝子の発現は、組織特異的または薬物誘導的であることも可能である。

    • 遺伝子やタンパク質の機能に関する過剰発現実験に有用

    • KO表現型の救済実験に利用できる

    遺伝子ノックイン

    ノックイン（略：KI）とは目的遺伝子部位に特定の変異や外来性のDNA配列が導入されることを言う。

    (1) 標的遺伝子に塩基変異を導入し、ヒトの遺伝性疾患モデルを模倣する方法

    (2) マウス内在性遺伝子にEGFP、RFP、mCherry、YFP、LacZ、ルシフェラーゼなどのレポーター遺伝子を導入し、標的遺伝子の発現様式を観察する方法

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