Abordarea obișnuită a studiului funcției genelor constă în inserarea sau inactivarea genei într-o celulă sau într-un individ și în observarea schimbărilor în comportamentul biologic al celulei sau a fenotipurilor individuale pentru a identifica funcția acesteia.

Prin urmare, studiul funcției genice poate fi realizat urmând următoarele două tipuri de strategii:

• Pierderea funcției

• Câștigarea funcției

Pierderea funcției

Dezactivarea genei este una dintre metodele cele mai frecvent utilizate pentru a studia pierderea funcției la șoareci. Gene knockout se referă la descoperirea funcțiilor biologice ale genelor țintă prin studierea organismelor care poartă genele țintă inactivate (knock out). Această tehnică necesită efectuarea de modificări în secvențele parțiale ale genelor țintă, care dezactivează funcțiile genelor specifice, inactivând astfel o parte sau întreaga funcție a genei țintă. Knock-out-ul genetic poate fi împărțit în knock-out genetic convențional și knock-out genetic condiționat.

Nock-out genetic convențional

• Nock-out convențional (abreviere: KO) se referă la knock-out-ul anumitor exoni vitali, a unor domenii funcționale ale genei țintă sau chiar a tuturor exonilor, în toate celulele de șoarece, ceea ce duce la pierderea expresiei genei țintă.

• ȘoareciiKO poartă secvențele genei țintă modificate în toate țesuturile și celulele. Genele țintă nu sunt exprimate la șoarecii homozigoți

• ȘoareciiKO sunt, în general, utilizați pentru a studia efectele genelor țintă sau ale funcțiilor proteinelor asupra fiziologiei sau patologiei.

Conditional Gene knockout

• Conditional Knockout (abreviere: CKO) este ingineria specifică temporală și spațială a genomului șoricelului prin limitarea ingineriei genetice la anumite tipuri specifice de celule din șoarece sau la un anumit stadiu de dezvoltare

• Cercetarea genei este utilizată la șoarecii CKO pentru a flanca unul sau mai mulți exoni importanți ai genei țintă cu situsuri loxP. Expresia genei țintă a fost normală înainte de încrucișarea cu tulpina care exprimă recombinaza Cre. Atunci când se încrucișează cu șoareci transgenici care exprimă recombinaza Cre, gena țintă poate fi eliminată într-un anumit țesut sau tip de celule, iar expresia sa va rămâne normală în alte țesuturi sau tipuri de celule.

• ȘoareciiCKO sunt, în general, utilizați pentru a studia genele care cauzează letalitate embrionară, funcțiile genelor sau proteinelor țintă într-un anumit tip de țesut sau tip de celulă, sau rolul genelor sau proteinelor țintă într-o anumită perioadă sau stadiu.

Cazul: Aplicarea modelelor de șoareci Drd2 KO și Drd2 CKO în cercetarea răspunsului imunitar al creierului

Câștigarea funcției

Studiul funcției genelor prin observarea schimbărilor în trăsăturile biologice ale celulei sau ale individului, în care gena țintă a fost introdusă pentru a genera niveluri noi sau mai ridicate de expresie.

Transgene aleatoare

Transgeneza prin inserție aleatoare este integrarea aleatorie a unei gene exogene în genomul șoarecilor pentru a genera modele de șoareci cu supraexprimare a genei țintă. Este utilizată pentru a studia impactul supraexprimării genei țintă asupra fiziologiei și patologiei.

Supraexprimarea genei țintite

Secvența de ADN exogenă este exprimată în mod stabil la șoareci după ce a fost introdusă în locusul genei Gt (ROSA) 26Sor de șoarece, cunoscută și sub numele de locusul genei Rosa26. Expresia genei exogene poate fi, de asemenea, specifică țesutului sau indusă de medicamente.

• Util pentru experimente de supraexprimare a funcției genelor și proteinelor

• Poate fi utilizat pentru experimente de salvare a fenotipurilor KO

Gene knock-in

Knock-in (abreviere: KI) se referă la introducerea unor mutații specifice sau a unor secvențe de ADN exogene în locul genei țintă.

(1) Introducerea unei mutații de bază în gena țintă pentru a imita un model de boală genetică umană.

(2) Introducerea unei gene reporter, cum ar fi EGFP, RFP, mCherry, YFP, LacZ și luciferaza, în gena endogenă murină pentru a observa modelul de expresie al genei țintă.

.