浅析基因敲除小鼠结肠癌动物模型的一般创建步骤及造模机制

动物模型是现代生命科学研究的重要工具，在基因工程小鼠和大鼠、基因功能研究、人类生理病理机制研究及新药研发中起着不可替代的作用。基因敲除小鼠结肠癌模型是利用转基因技术，将抑制肿瘤发生、发展及转移的相关基因人为地敲除，使之缺失。

小鼠模型

小鼠结肠癌模型旨在模拟小鼠结肠癌的发生和进展，是了解该疾病和测试潜在治疗方法的宝贵工具，在科学研究和医学研究中发挥着多种重要作用。在结肠癌疾病机制研究、鉴定与结肠癌相关的生物标志物、结肠癌药物开发和测试等研究上发挥着重要的作用。

1、创建结肠癌基因工程小鼠模型的一般步骤：

创建结肠癌基因工程小鼠模型涉及操纵小鼠的基因组成以诱导结肠肿瘤的发展。通常通过以下步骤进行：靶基因的选择、基因敲除、转基因小鼠、肿瘤诱导、肿瘤监测、数据采集、实验干预、数据分析等等。

（1）靶基因的选择：

研究人员首先确定了在结肠癌的发展中发挥关键作用的特定基因。该基因通常与肿瘤形成中涉及的关键途径或机制相关，例如 Wnt 信号传导或 p53。

（2）基因敲除

基因敲除是基因研究中使用的一种技术，用于破坏或消除生物体中特定基因的功能。 这种方法对于了解特定基因在生物体发育、生理学和疾病过程中的作用特别有价值。

为了创建小鼠模型，需要在小鼠基因组中敲除或破坏选定的基因。这可以通过多种技术来实现，包括通过同源重组进行基因打靶或更新的 CRISPR-Cas9 基因编辑系统。目标是完全或部分消除小鼠中靶基因的功能。

（3）转基因小鼠：

经过基因改造的小鼠，称为转基因小鼠或基因敲除小鼠，是在实验室环境中饲养和饲养的。这些小鼠继承了基因修饰并终生携带。

（4）肿瘤诱导：

根据具体的研究目标，可以通过多种方法启动结肠癌的发展。 常见的方法包括使用氧化偶氮甲烷 (AOM) 或硫酸葡聚糖硫酸钠 (DSS) 等致癌剂进行化学诱导，或利用条件性遗传修饰在特定时间或特定组织中触发肿瘤形成。

（5）肿瘤监测：

研究人员密切监测小鼠结肠肿瘤的发展。这通常涉及定期检查、结肠镜检查等成像技术或与结肠癌相关的生物标志物分析。

（6）数据采集​​：

随着肿瘤的发展，研究人员收集有关肿瘤大小、位置、组织学特征和其他相关信息的数据。这些数据对于了解这些小鼠结肠癌的进展以及评估靶向基因敲除的影响至关重要。

（7）实验干预：

为了研究靶基因在结肠癌中的作用，研究人员可能会进行各种实验。 例如，他们可能会在这些小鼠模型中测试不同药物或治疗方法对肿瘤生长的影响。

（8）数据分析：

对收集到的数据进行分析，得出基因敲除对结肠癌发展影响的结论。 这些信息可以揭示特定基因在疾病中的作用及其作为治疗靶点的潜力。

（9）进一步研究：

这些实验的结果经常发表在科学期刊上，有助于增进结肠癌生物学的集体知识。 研究人员或可利用该小鼠模型进行进一步的研究和实验，以加深对该疾病的了解。

总之，创建结肠癌转基因小鼠模型涉及选择目标基因、破坏或敲除该基因、诱导小鼠肿瘤发展、监测肿瘤以及进行实验以研究该基因在结肠癌进展中的作用。这些模型是癌症研究中了解疾病和测试潜在治疗方法的重要工具。

美迪西根据客户的需求提供各种有效的同种肿瘤移植模型，用来检测药物的有效性。常规的肿瘤疾病有：乳腺癌、肺癌、结肠癌、肾癌、DLBCL淋巴瘤等，通过大小鼠、仓鼠等进行动物实验。

2、基因敲除小鼠结肠癌模型的造模机制

基因敲除小鼠结肠癌模型有以下3种造模机制。

（1）Min小鼠是具有肠道多发性腺瘤特征的Apc基因突变小鼠，被认为是当前较为理想的家族性腺瘤性息肉病的研究模型。

Ape基因是Wnt途径中重要的抑癌基因，该途径不仅是动物胚胎发育过程中关键的信号转导途径，也对结直肠肿瘤的发生发展起到不同寻常的作用。Min小鼠主要的遗传学特征是Apc基因两条链中的一条链第850号密码子发生无义突变，即第2549号碱基发生颠换，编码亮氨酸的密码子(TTG)转变成终止密码子(TAG)，从而造成截断蛋白，抑癌基因Apc不能有效地起作用。

近年来，还发现了在Min小鼠中具有调节肿瘤数量的遗传位点：Mom1、Mom2、Mom7等位点，其中Mom1定位于4号染色体远端与人类染色体lp35～36高度同源，而在人类结直肠癌中该区域是常有杂合性缺失的一个区域。部分携带有Mom2基因的Min小鼠具有抑制肠道肿瘤的特征。

（2）HNPCC小鼠模型

HNPCC是APC基因失活致杂化性缺失，错配基因(MLH-1、MLH-2、 MLH-6、PMS-1、PMS-2)突变致基因不稳定。

HNPCC基因特点为不稳定的短串联重复序列，也称微卫星，参与肿瘤后期的形成。利用基因剔除技术，剔除纯合子小鼠MLH-1或MLH-2基因，淋巴细胞会发生瘤变。同时也易患胃肠道的肿瘤，可以作为研究HNPCC很好的模型。

（3）FAP限制性小鼠模型

随着新技术的出现，现在可以实现在特定时间和特定组织内，使体细胞基因激活或失活。例如Apc模型小鼠，Apc基因可因腺病毒感染大肠表达Cre重组酶后被删除，从而抑制B连环蛋白的条件表达，导致胃肠息肉的形成。

【模型特点】

（1）、Min小鼠

Min小鼠肠道肿瘤容易出现Apc杂合性缺失，即Apc等位基因中正常的那条的Apc+缺失，即使在微腺瘤(为腺瘤早期肉眼不易发现的病变)中也可发现。经炎症诱发剂葡聚糖硫酸钠诱导，可以在Min小鼠大肠处快速形成肿瘤(4周以内)，无论从形成数量还是速度上，均比单独的未受任何处理的Min小鼠要来的明显。

（2）、Min小鼠的优点为其腺瘤发生、发展的遗传背景相同，无结肠肿瘤遗传异质性。

（3）、Min小鼠自然生存期一般不超过120天，往往伴随着慢性贫血特征，表现为网织红细胞增多、红细胞计数减少。

利用贫血特质可以筛选出Apc(Mir/+)小鼠(准确率几乎可以达到100％)；纯合子的Apc(Min/Min)小鼠非常容易死亡，难以繁殖，有些在母鼠子宫内就因不能正常发育而流产死亡。Min小鼠还常见黑便、脱肛、脾大以及高脂血症等表现。另外，部分雌性Min小鼠可形成乳腺肿瘤。最近也有报道，在致癌剂AOM的处理下Min小鼠容易发生胃癌。因此，Min小鼠若加以修饰可能是对多种疾病进行研究的良好模型。

（4）、遗传性非息肉性结肠癌的小鼠模型

MLH-1-/-小鼠易患胃肠道肿瘤；MLH-2-/-基因缺陷的纯合子小鼠伴有APC基因的失活，易发生淋巴瘤和肠内肿瘤。

（5）、FAP的限制性小鼠模型

限制性小鼠模型能很好地模拟FAP综合征，具有肿瘤自发性、发生率高及可预测性的特点，并且无免疫原性，能在免疫活性小鼠中生长。

随着基因敲除技术的发展，早期技术中的许多不足和缺陷都已经解决，但基因敲除技术始终存在着一个难以克服的缺点，即敲掉一个基因并不一定就能获知该基因的功能。许多结肠癌小鼠模型都是通过相对简单的基因修饰来诱导肿瘤形成的。而实际上，人类结肠癌通常由复杂的基因突变相互作用驱动，因此难以完全模拟该疾病。

小鼠模型通常比人类更快地发展肿瘤，这种迅速的进展可能不准确地反映了人类结肠癌发展的较慢进程，限制了该模型对于理解疾病进展的相关性。同时由于小鼠与人类存在显著的生物学差异。因此，在两者之间可能存在重要的生物学差异，使得小鼠模型的研究结果不一定直接适用于人类生物学和对治疗的反应。

而且生成和维护基因敲除小鼠模型可能需要大量资金和时间。与动物使用相关的伦理考虑以及资源的可用性可能会对这些模型的广泛应用造成限制等等。尽管结肠癌基因敲除小鼠模型在研究癌症研究中存在这些局限性，但仍然是科学研究中一个不可或缺的工具。研究人员也通常使用多种模型，以弥合临床研究和应用之间的差距。