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标识符 CSTR:16397.09.0J01001034
资源中文名称 骨发育异常老年样皮肤小鼠Gorab基因敲除模型
资源英文名称 Geroderma Osteodysplasticum Mouse Gorab Gene Knockout Model
疾病概述 骨发育异常老年样皮肤(gerodermia osteodysplastica 或geroderma osteodysplasticum, GO症),又称瓦迪侏儒症(Walt Disney dwarfism),OMIM231070,是遗传性皮肤松弛症(Cutis laxa,CL)的一种,主要累及皮肤、骨骼等组织器官,是一种常染色体隐性遗传的罕见病。。Hennies 等针对13 个家系的研究发现GO 症的发病与一个高尔基体蛋白GORAB 的突变有关。GO 症和其他皮肤松弛症(CL)类似,主要累及结缔组织,这类疾病主要的可见临床表现就是皮肤缺乏弹性、松弛下垂,具有高度的异质性。
实验动物背景信息

C57BL/6小鼠,1921年被培育出来,属于近交品系。最主要的两个特点就是品系稳定和易于繁殖,且是第一个完成基因组测序的小鼠品系。主要用途有如下三个方面:

作为生理学与病理学的实验动物模型

构建转基因动物模型,保证遗传背景上的高度稳定性和实验数据的一致性。

作为产生自发突变和诱发突变的同基因型小鼠的背景品系。

模型制作方法

购买ES 细胞克隆XG183,该克隆中一个基因捕获载体(SA β -geo)被插入Gorab 基因第一个内含子中(图1)(购自BayGenomics 公司,USA)。按照说明书的相应标准和程序培养ES 细胞,并进行囊胚(C57BL/6)注射,然后通过胚胎移植将注射后的囊胚移植入代孕母鼠体内;将得到的嵌合体小鼠与亲本小鼠(C57BL/6)进行回交,得到F1 代小鼠。捕获载体的表达干扰了Gorab 基因的剪接,最终出现Gorab 第一外显子和β -geo 的融合表达。

图1:Gorab基因打靶策略和预测转录本

模型表型数据

1. 基因型检测和蛋白表达检测

提取小鼠基因组DNA,用PCR 扩增插入的β -geo 基因,鉴定捕获载体是否插入小鼠基因组,同时检测插入位置的第一内含子片段,鉴定突变纯合子和突变杂合子(图2A)。取E18.5 天的胚胎进行PCR 检测,得到纯合子小鼠,且野生型小鼠、杂合子小鼠和纯合子小鼠的比例符合孟德尔遗传定律。取E18.5 天的小鼠胚胎,提取不同组织(表皮、真皮、心脏、肝脏、肺脏、肾脏、脑、骨骼肌)的总蛋白,使用Western blot 的方法检测Gorab 蛋白的表达,确认了纯合子的缺失突变(图2B)。

图2:A:PCR鉴定Gorab基因缺陷小鼠的基因型(M:DNA分子量标记;1-3: Gorab基因缺陷纯合子小鼠;4-6: Gorab基因缺陷杂合子小鼠;7-9: 野生型小鼠;P:阳性对照;N:阴性对照;B:空白对照)。B:Western blotting检测Gorab在不同组织内的表达(1-8泳道的组织样品分别为:表皮、真皮、心、肝、肺、肾、脑、骨骼肌)。

2. Gorab基因敲除小鼠的外观及皮肤和骨组织的组织学改变

繁殖存活的小鼠中未检测到Gorab-/-小鼠,提示Gorab-/-小鼠可能于胚胎发育期或围产期内已经死亡。Gorab+/-小鼠互交查阴栓推断胚胎日龄,取18.5天的胚胎进行PCR检测,得到Gorab-/-小鼠,且Gorab+/+小鼠、Gorab+/-小鼠和Gorab-/-小鼠的比例符合孟德尔遗传定律,推测Gorab-/-小鼠可能于围产期死亡。观察孕鼠生产,见小鼠出生后,Gorab-/-小鼠不能正常呼吸,且在出生后几分钟内死亡,Gorab-/-小鼠可能存在肌肉骨骼系统和呼吸系统的缺陷。

观察18.5天的小鼠胚胎,Gorab-/-小鼠的大小与Gorab+/+小鼠或Gorab+/-小鼠的大小相类似,没有显著差异。但Gorab-/-小鼠呈弓背姿势,正常脊柱弯曲消失,腹侧面皮肤紧绷导致躯体伸展受限,头圆,口鼻部突出等颅面部畸形,四肢短,腹部膨隆,皮肤褶皱较Gorab+/+小鼠或Gorab+/-小鼠少,表皮发亮(图3A)。这些表型改变提示其皮肤和骨骼的结构异常。

将18.5天的小鼠胚胎整体包埋,石蜡切片HE染色,观察皮肤和骨骼和肺的形态变化。Gorab-/-小鼠较Gorab+/+小鼠表皮基底细胞层平坦,未见上皮脚及毛囊原基,真皮层明显水肿,皮下肌层较薄(图3B);软骨成熟区和钙化区变窄,骨组织过早钙化(图3C);肺泡间隔增宽,肺泡腔狭窄(图3D)。

图3:A:胚胎18.5天野生型小鼠和纯合子小鼠的外观。B:胚胎18.5天野生型小鼠和纯合子小鼠腹部皮肤的组织学表现(HE染色),Bar=100μm。 C:胚胎18.5天野生型小鼠和纯合子小鼠股骨的组织学表现(HE染色),Bar=200μm。D:胚胎18.5天野生型小鼠和纯合子小鼠肺的组织学表现(HE染色),Bar=50μm。

动物模型的评价与验证
保存方式 活体繁殖
合作方式
相关文章 1. Liu Ying,Snedecor Elizabeth R,Choi Yeon Ja,Yang Ning,Zhang Xu,Xu Yuhuan,Han Yunlin,Jones Evan C,Shroyer Kenneth R,Clark Richard A,Zhang Lianfeng,Qin Chuan, Chen Jiang, Gorab Is Required for Dermal Condensate Cells to Respond to Hedgehog Signals during Hair Follicle Morphogenesis., J Invest Dermatol, 2016, 136(2):378-386.
2. Liu Ying, Chen Xi, Choi Yeon Ja, Yang Ning, Song Zhongya, Snedecor Elizabeth R., Liang Wei, Leung Elaine Lai-Han, Zhang Lianfeng, Qin Chuan, Chen Jiang, GORAB promotes embryonic lung maturation through antagonizing AKT phosphorylation, versican expression and mesenchymal cell migration., FASEB JOURNAL, 修回
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