KI小鼠模型

1. KI小鼠模型的定义与技术原理

KI（Knock-in） 指通过基因编辑技术将特定外源序列（如点突变、报告基因、人类基因片段）精准插入小鼠基因组特定位点，实现对内源基因的定向修饰。

• 技术基础：
  • 同源重组（ES细胞打靶） ：传统方法，利用胚胎干细胞进行基因靶向，稳定性高但周期长（约6-8个月）。
  • CRISPR/Cas9：现代主流技术，直接对受精卵编辑，效率高、周期短（可缩至4个月），支持大片段插入（最大300kb）。
    
     
• 核心目的：
  • 模拟人类疾病突变（如亨廷顿病CAG重复扩展）
  • 插入报告基因（如EGFP、tdTomato）实现细胞示踪
    
     
  • 构建人源化模型（替换小鼠基因为人类同源序列）
    
     

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2. KI小鼠模型的分类与典型品系

（1）疾病模拟型

疾病领域	代表品系	基因修饰	表型特征
亨廷顿病	HdhQ150 (UAB系列)	人源化Htt外显子1插入150 CAG重复	进行性运动障碍、神经元包涵体
多系统萎缩	未命名（结肠病理模型）	未公开突变	结肠壁变薄、糖原积累减少
神经肌肉疾病	Gle1 KI	9核苷酸插入模拟剪接突变	运动神经元功能障碍

 

（2）工具型

• 报告基因模型：
  • Cubn-sGFP-P2A-nLacZ（荧光示踪）
  • Tubb3-2A-EGFP（神经元标记）
  • B-CAG-tdTomato cKI（Cre依赖型红色荧光）
• 条件性基因操作工具：
  • Trpv1-Myc-IRES-Cre（疼痛神经元特异调控）
  • Trdc-IRES-CreERT2（诱导型T细胞编辑）

（3）人源化免疫模型

• 免疫缺陷宿主：NOD/LtSz-scid小鼠（缺乏T/B细胞，NK活性低）作为基础，支持人免疫细胞移植。
• 人免疫系统重建：
  联合移植人胎胸腺/肝脏组织与CD34⁺干细胞，形成功能性人T/B细胞。

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3. 核心应用领域

（1）疾病机制解析

• 神经退行性疾病：亨廷顿病KI模型揭示CAG重复长度与病理严重度正相关。
• 肿瘤研究：人源化PD-1-EGFP KI模型（B-PD-1-EGFP）用于肿瘤免疫微环境示踪。
• 代谢与器官病变：结肠特异性KI模型成功模拟人类组织萎缩和糖代谢异常。

（2）药物研发平台

• 药效评价：人源化抗体生产模型（如全人源抗体KI小鼠）。
• 药代动力学：药物代谢酶人源化模型（如CYP450家族替换）。

（3）前沿技术整合

• 活体示踪：EGFP/tdTomato报告基因实现肿瘤转移实时监测。
• 光遗传调控：Cre依赖型KI小鼠结合光遗传学精准操控神经回路。

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4. 技术优势与局限性

优势

• 精准性：靶向位点整合避免转基因随机插入的不可控性。
• 生理相关性：人源化模型保留内源调控机制（如启动子控制）。
• 多功能拓展：支持条件性诱导（CreERT2）、双报告基因标记等复合设计。

局限性

• 技术复杂度：大片段插入（>20kb）需多轮靶向，失败率高。
• 物种差异残留：人源化模型仍受小鼠微环境影响（如细胞因子不匹配）。
• 成本与周期：CRISPR加速流程但定制模型仍需4-12个月。