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单元格。作者手稿；PMC 2012年8月2日提供。
以最终编辑形式发布为：
单元格。2012年3月16日；148(6): 1099–1109.
数字对象标识：2016年10月10日/j.cell.2012.02.023
预防性维修识别码：下午3340373
NIHMSID公司：美国国家卫生研究院393063
PMID：22424222

快车道上的生活：基因组时代的哺乳动物疾病模型

卢卡斯·E·道1和斯科特·劳伊1,2,*
作者信息 版权和许可信息 PMC免责声明

摘要

对人类基因组的分析已证明在识别导致人类疾病的变化方面极为成功。基因工程小鼠为分析这些变化提供了一个强大的工具，尽管它们速度慢、成本高，而且并不总是能概括人类生物学。基因组技术、啮齿类动物建模方法和患者衍生的重组细胞系的生产的最新进展，现在为研究疾病状态和测试新疗法提供了大量的补充系统。这些模型系统的持续进化和集成将是实现基因组革命的益处和改进我们对人类疾病的理解和治疗的关键。

介绍

在哺乳动物遗传研究中，没有比人类疾病更广泛的主题了。从字面上看，数千种人类疾病、障碍和综合征已经被描述出来，并且通过基因组技术的进步，正在以更大的分子细节来描述其特征。医学研究的基本挑战是开发和利用最相关和最具预测性的模型系统，以了解这种遗传变异的生理影响，最终目标是改善患者护理和治疗。在过去二十年中，用于研究正常和疾病状态下基因功能的方法的范围已经显著增加。然而，随着我们知识深度的增长，我们的期望也随之增长——无论是在再现人类条件的实验模型的准确性方面，还是在应用它们来提出生物学问题的速度和范围方面。

这些期望现在正通过将现有模型系统与强大的新基因技术相结合的新方法得到满足，从而改变我们理解疾病遗传学的范围和深度。虽然存在许多有效的模型系统，但我们的讨论主要集中在实验室小鼠和小鼠遗传学的新技术和方法上，这些技术和方法将对未来10年的疾病研究产生重大影响。此外，我们强调了将小鼠疾病模型研究进展转化为其他哺乳动物系统的努力，以及下一代啮齿动物和人类基因模型的开发。这些努力的结合将确保生物学家跟上基因组数据带来的信息洪流的步伐，并导致我们对疾病的理解和新治疗策略的发展发生巨大飞跃。

发电站老鼠

100多年来，实验室老鼠(小家鼠)一直是哺乳动物遗传研究的支柱。

小白鼠体积小，饲养成本低，繁殖速度快，易于基因操作，重要的是，它们几乎99%的基因与人类共享。对于疾病研究来说，小鼠既是一种研究工具，定义单个基因在疾病表现和进展中的作用，又是一种发现工具，允许识别以前没有特征的基因和疾病状态下的分子相互作用。

过去20年来，小鼠胚胎干细胞（ESC）培养和同源重组介导的靶向性研究取得了逐步进展，由此产生了一个广泛的工具箱，用于操纵小鼠基因组(图1). 通过调节启动子和DNA重组酶系统（Flp/FRT公司和Cre/LoxP公司)，现在可以以时间和细胞类型依赖的方式组成性或诱导性突变或删除（敲除）单个基因或大基因组区域（综述于Frese和Tuveson，2007年). 通过这种方法在小鼠中删除数千个基因对于正常和疾病状态下基因的功能注释以及为临床前治疗研究建立模型系统至关重要。

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哺乳动物疾病模型中的新工具

哺乳动物模型系统（主要是小鼠、大鼠和人类）的遗传操作平台在过去10-15年中以令人难以置信的速度发展。最近，这些系统中的每一个系统都进行了复杂的调整（用黄色表示），现在为调查和了解人类疾病的潜在原因提供了一系列极其灵活的工具。

无论功能多么强大，生成敲除或条件敲除/突变小鼠的过程都是缓慢且昂贵的。据估计，如果产生的等位基因需要在体内重组或回交到特定菌株，一只单一靶向敲除小鼠的开发成本可能为30000至100000美元，完成多个月需要长达一年的时间(图2). 不仅时间和成本受到限制。与蠕虫和苍蝇等“较低”的遗传模型系统不同，与基因工程小鼠（GEM）生产相关的劳动通常将新模型的开发限制在少数基因/实验室/年，如果有的话。与此形成鲜明对比的是，全基因组分析工具（micro-array、ChIPseq、CGH）、大规模全基因组关联研究（GWAS）、诱变和复杂文库筛选（稍后讨论）的可用性已经产生了数百个甚至数千个潜在的疾病相关基因，需要在动物模型中进行彻底检查。因此，尽管基因工程小鼠对我们对人类疾病的理解产生了影响，但传统方法缺乏速度和规模来处理基因组研究产生的信息冲击。尽管如此，目前正在采取相当大的步骤，以满足更快、更具可扩展性的方法的需求，使小鼠模型成为后基因组学未来的一支力量。

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传统和“快速”鼠标模型开发

传统敲除小鼠和条件敲除小鼠的发展需要产生独特的靶向载体、低效同源重组、识别通过生殖系传递靶向等位基因的创始人，以及随后的育种和/或回交。基于ESC的GEMM利用通过多轮ESC靶向（嵌合GEMM）或携带已建立的疾病等位基因的ESCs的再驱动（快速或GEMM ESCs）开发的多等位ESCs。GEMM-ESC模型的初始建立阶段需要繁殖，但一旦建立，几乎不需要体外操作。实验队列可以直接从多等位基因ESC中产生，不需要任何繁殖步骤。实验小鼠可以通过胚泡注射、产生嵌合体小鼠（以棕色和白色皮毛表示）或通过四倍体胚胎互补产生完全ESC衍生动物（棕色皮毛）来产生。

停购鼠标模型

开发靶向遗传模型的一个主要瓶颈是艰苦地一个接一个地生产特定的基因靶向载体。对于敲除小鼠（构成型和条件型）的生产，这在很大程度上已经成为过去。商业实体和大型公共资助财团在建立广泛的基因靶向载体储存库以及预定靶向ESC和GEM方面都取得了重大进展。MICER存储库(http://www.sanger.ac.uk/resources/mouse/micer)提供数千种现成的靶向载体，用于产生构成和条件等位基因(Adams等人，2004年). 此外，由于MICER提供了靶向整个基因组数千个区域的载体，它为通过染色体工程操纵大型染色体区域提供了捷径(http://www.knockoutmouse.org)，包含K（K）诺克o（o）美国犹他州M（M）住宅P（P）项目（KOMP：http://www.nih.gov/science/models/mouse/knockout/)和欧盟绳索运动员有限公司条件的M（M）住宅M（M）突变发生计划（EUCOMM）以及基因陷阱联盟(网址：http://www.genetrap.org)提供矢量和预先设计的ESC线路。截至2012年2月，IKCM已在ESCs中积累了近18000个缺失、条件缺失和基因陷阱等位基因，预计将在几年内完成大多数小鼠基因和微RNA（miRNAs）的靶向(Skarnes等人，2011年). 这项工作的主要部分由威康信托桑格研究所（William Skarnes和Alan Bradley）的成员带头，他们使用一种优雅的“淘汰优先”靶向策略，通过单一靶向事件，允许创建有条件的转录报告（基因陷阱），和ESCs和/或小鼠的构成性缺失(Skarnes等人，2011年). 靶向载体和ESC储存库共同为医学研究界提供了急需的资源，并将大大减少与淘汰菌株的未来开发相关的时间。此外，大规模和系统的表型鉴定工作（例如，国际小鼠表型鉴定联合会：http://www.mousephonotype.org/)在研究人员开始探索特征不良基因的生物学时，将为他们提供急需的基线信息。

还开发了新的方法来加速哺乳动物细胞中转基因传递的过程。重组酶介导的盒式交换（RMCE），由Juergen Bode及其同事开创(Seibler等人，1998年)是将转基因靶向特定基因组区域并避免位置效应对转基因表达的影响的一种特别有效的方法。该策略已用于推导出在罗莎26和第1A1列基因座(Hitz等人，2007年;Hochedlinger等人，2005年;Seibler等人，2007年)，目前正在努力在小鼠中识别对表观遗传沉默免疫的其他“安全基因座”。RMCE成熟ESC系能够在新的规模上简单可靠地生产转基因小鼠。使用Jaenisch实验室开发的ColA1-RMCE（KH2）ESC和我们最近描述的shRNA-定位平台(Premsrirut等人，2011年)，我们现在正在开发一个由NCI资助的公共存储库，其中包含约1500个携带强力霉素诱导的miRNA的ESC株，可用于研究ESCs或小鼠的miRNA生物学（Y.Park、G.Hannon和S.W.L.，未公开的数据）。

利用RNA干扰

RNA干扰（RNAi）是一种在进化过程中保持不变的极其强大的基因调控方法。最初最有效的研究模式生物中的基因功能，如秀丽线虫和果蝇属现已确定，通过短发夹RNA（shRNAs）的转基因表达，也可以在小鼠中实现RNAi，为传统的敲除方法提供了一种有效的替代方法。shRNAs表达为干环RNA或嵌入内源性miRNA折叠中，通过稳定降低mRNA转录水平和/或抑制翻译，诱导靶向基因沉默。尽管它们不会导致完全的基因丢失，但shRNAs的关键特征使其在体内研究中如此强大，这是因为它们在反式; 因此，传统的淘汰赛需要删除二者都基因拷贝，单个shRNA等位基因可以诱导两个等位基因表达的一个或多个基因沉默。对等位基因交叉的需求减少，可以更快地生成用于分析的模型系统。

由于shRNAs不会破坏目标基因的内源性位点，因此其沉默作用是可逆的，因此可以在正常发育或疾病发病的特定时间段内研究基因功能的需求。这种可逆方法有助于评估抑制假定药物靶点对疾病进展的影响，其中既定疾病中的瞬时靶点抑制可能准确模拟药物治疗的影响。相比之下，用标准基因组工程实现类似的能力是乏味的，并且需要专门的等位基因变体(Ventura等人，2007年).

我们的实验室和其他实验室利用了RMCE靶向与shRNA技术相结合的效率，开发了一个快速且可扩展的平台，允许生产具有组织特异性、诱导性和可逆性基因沉默的小鼠(陶氏等，2012年). 由于shRNA盒的生产和靶向是标准化和高效的，因此有理由设想建立一个全基因组的ESC系储存库，其中携带靶向小鼠基因组的shRNA。尽管目前还不存在这样的收集物，但最近开发的高通量功能性分析用于鉴定有效的shRNAs(Fellmann等人，2011年)将不可避免地导致产生全基因组流行的shRNA文库，可以快速适应转基因小鼠的产生。

Flash中的基因组编辑

许多与疾病相关的基因改变涉及点突变，大规模测序工作正在识别更多与潜在疾病相关的单核苷酸变异。这种变化可能导致功能丧失（类似于基因敲除），但也可能导致功能增强或基因功能改变，其中许多可能位于蛋白质编码区以外（例如，参见，邦德等人，2004年). 随着敲除产物的快速发展，如何系统地处理与疾病相关的点突变的产生？不幸的是，目前还没有协调一致的努力来产生大量有条件的“内源性”突变等位基因，如LSLTrp53型R270小时或LSL-Kras公司G12D系列(Jackson等人，2001年;Olive等人，2004年). 然而，针对大鼠和人类细胞中的基因破坏和同源重组而开发和测试的新技术可能证明是在小鼠中快速产生靶点突变的宝贵工具。锌指核酸酶（ZFNs）和TAL效应核酸酶（TALENs）实际上是基因组剪刀重组、序列特异性DNA核酸酶，可用于识别特定核苷酸序列并诱导DNA断裂。通过外源模板DNA的同源修复，这些双链断裂可以被定向整合任何东西，从单核苷酸改变到大规模转基因插入（有关综述，请参阅Bogdanove和Voytas，2011年;卡罗尔，2011年).

此外，可以利用非同源末端连接修复（NHEJ）来创建随机的单碱基变化、小插入或删除。ZFN以令人惊讶的高效性使第一代靶向敲除鼠得以产生(Geurts等人，2009年)ZFN和TALEN技术有望更快、更精确地对几乎任何生物体进行基因组操作或“基因组编辑”，包括植物、蠕虫和其他哺乳动物(Hockemeyer等人，2011年;Miller等人，2011年;Townsend等人，2009年;Wood等人，2011年). 尽管如此，“非靶向效应”仍然是核酸介导疗法的一个重要关注点，因为在靶区外诱导的双链断裂可能导致突变，如果不进行全基因组分析，几乎不可能检测到这种突变。需要进行彻底的测序工作，以确定每个核酸酶对的真正非目标“命中率”。

对于那些想开发针对自己喜爱基因的小鼠模型的人来说，选择比5年前更快、更灵活。通过商业公司和公共资助的知识库，基因组操作工具从未如此容易获得。随着小鼠敲除物目录的增长，验证的全基因组shRNA和ZFN/TALEN收集成为现实，问题不再是我们是否能够制作小鼠模型，而是我们是否能够利用每种方法的力量来开发准确再现人类疾病简单或复杂遗传的模型。

管理人类疾病的多重等位性

建立多等位基因转基因小鼠模型有助于理解复杂疾病。例如，很明显，恶性终点是由基因突变的组合引起的。这些变化的顺序和性质影响疾病的进化，影响疾病维持所需的基因，从而编码合适的治疗靶点。越来越多的遗传和基因组研究强调了人类疾病的多因素性质，随着我们揭示这些信息的复杂性，这些模型可能会变得越来越重要，不仅作为了解疾病机制的工具，而且作为潜在治疗的临床前评估的准确模型。暂时忽略了产生和表征所有已知基因的突变体、敲除和敲除的艰巨任务（目前正在进行中），交叉这些单个等位基因的过程更加繁琐、耗时，因此成本高昂。这种恒定的屏障严重限制了复杂基因实验的规模，从而限制了可以在体内检测的基因组合数量。

“快速”ESC疾病模型

为了加快多等位基因小鼠模型的生产过程，我们和其他人已经开始开发所谓的“嵌合体-GEMM”或“GEMM-ESC”模型(图2) (Huijbers等人，2011年;Premsrirut等人，2011年;Zhou等人，2010年). 该方法基于携带疾病相关等位基因的ESC的推导，这些等位基因结合在一起可生成功能性疾病小鼠模型。与野生型ESC株一样，GEMM-ESCs可以通过标准（同源重组）靶向、使用ZFN/TALENs或通过RMCE引入shRNAs/cDNAs在体外进行操作。通过这种方式，许多不同的基因和遗传背景可以被并行查询。嵌合体或基因完全相同的小鼠的产生（分别通过胚泡注射或四倍体互补）有助于大量实验动物的产生，用于分析和/或临床前治疗研究。此外，动物生产并不依赖于繁殖的成功，因此可以根据用户的需求进行调整，并同步进行简化的实验方案。

我们最近发现，携带四个等位基因（LSL-KRasG12D系列、CCSP-rtTA、，Rosa26-LSL-尿苷酶、和第1A1列-RMCE盒）可用于生成肺腺癌小鼠模型，所需时间仅为通过传统杂交开发和繁殖遗传组合所需时间的一小部分(Premsrirut等人，2011年). Zhou等人还表明，通过连续几轮ESC瞄准和选择，也可以取得类似的结果(Zhou等人，2010年). 这些工作的最终目标是创建一个多样的ESC模型库，可以根据需要访问该模型库，以研究特定的生物学问题或对通过患者测序或其他筛查方法确定的一组候选基因进行分类。

迄今为止，基于ESC的原理验证研究一直专注于开发复杂的基因组合，用于在小鼠体内建立癌症模型，但类似的方法可以用于创建任何遗传疾病的GEMM-ESC模型。例如，Nichols等人最近报道了从非肥胖糖尿病（NOD）小鼠菌株中产生的具有种系竞争力的ESCs，为候选糖尿病调节剂的快速功能分析提供了平台(Nichols等人，2009年). 类似地，GEMM-ESC可用于复杂的转基因菌株，如人源化镰状细胞病小鼠（稍后讨论）或肌营养不良模型(Sacco等人，2010年)和癌症(Maser等人，2007年)这依赖于端粒酶受损背景下的多代繁殖。

GEMM-ESC方法有望显著减少大型、昂贵繁殖群体的维护，但更重要的是大幅增加疾病基因功能注释的吞吐量。利用公共存储库中的大量靶向载体以及shRNA和ZFN/TALEN技术，创建灵活、定制和复杂的疾病模型的可能性令人难以置信。

马赛克小鼠模型

另一种重述复杂遗传情况的替代方法是使用“镶嵌”或“非种系”小鼠模型，这种复杂遗传情况与癌症研究特别相关。我们和其他人使用基于原位移植的镶嵌模型，结合cDNA和shRNAs的病毒传递，生成了多种癌症的小鼠模型，包括白血病、淋巴瘤、乳腺癌和胰腺癌以及肝癌等（有关综述，请参阅Heyer等人，2010年). 同样，一些实验室已经成功地改造了禽病毒RCAS-Tva系统，以在成年小鼠中传递促进癌症的基因和shRNAs(Hambardzumyan等人，2009年;Seidler等人，2008年). 最近，Beronja和Livshits等人描述了一种将慢病毒（携带cDNA和/或shRNA）有效递送到发育中的胚胎表皮的方法，可以在不需要细胞移植或种系转基因的情况下对皮肤谱系进行广泛（几乎完全）的基因修饰(Beronja等人，2010年).

所有这些非生殖系方法都有一个共同的主题，即快速改变目标细胞的遗传和改变宿主（微环境）的遗传，以快速询问不仅仅是单个基因的功能，而是网络或整个通路的功能。这些方法一起提供了一个令人难以置信的工具来剖析疾病的遗传成分。改良的原位移植和/或遗传物质（例如Cre重组酶、shRNAs、报告基因）在体内不同器官系统的传递将为此类镶嵌模型在广泛的疾病研究领域中的应用打开大门。

进化中的知识库和大规模表型分析、ESC-GEMM和镶嵌模型共同提供了一系列工具来应对生物学中的一个新挑战：理解GWAS中的信息流、全基因组测序、，以及功能基因组筛查，以确定那些对人类疾病影响最大的变异。功能研究对于实现这些大规模但描述性的努力的成果至关重要，然而传统方法太慢，无法查询到多个变体。然而，随着最近更高通量方法的应用，在小鼠模型中过滤人类疾病的基因组数据成为可能，从而发现疾病驱动因素的基因(Sawey等人，2011年;Zender等人，2008年). 当结合基因组编辑和shRNA技术时，这些平台将提供一种快速的方法来模拟人类疾病中发现的许多突变和基因突变。最终，将不会有“一刀切”的疾病模型，但越来越多的精细实验系统将在人类基因组“功能化”方面发挥核心作用。

推进遗传学处理复杂基因组

识别导致或促成疾病的基因是一项重要任务，特别是当疾病由多种遗传因素引起时。分析患者的基因组信息是一种方法，尽管定义有意义的基因-疾病关联需要难以置信的大数据集。另一种不偏不倚的方法是通过前向遗传筛选进行疾病基因鉴定，这是较低遗传模型系统的主要方法。

N-乙基-N-亚硝基脲

小鼠正向遗传学的实施，历史上通过N个-乙基-N个-亚硝基脲（ENU）诱变（有关审查，请参阅基尔和希尔顿，2005年)，不仅在生成特定人类疾病的单等位基因小鼠模型方面有效，而且通过对糖尿病、发育性神经病和瓦登堡综合征等疾病模型进行“敏化”筛选，在识别修饰物和遗传相互作用方面也有效(Matera等人，2007年;Stottmann等人，2011年;Tchekneva等人，2007年). 然而，直到最近，在ENU治疗后绘制致病突变图一直是一项耗时且复杂的工作。现在，随着“1000美元基因组”即将成为现实，“下一代”测序正在革命性地改变大规模正向遗传筛查的价值和可行性，全世界的ENU诱变项目正在充分利用这一优势。例如，近年来，斯克里普斯研究所（B.Beutler）和澳大利亚国立大学（C.Goodnow）的实验室已经产生并编目了数百种新的突变菌株(http://mutricatetix.scripps.edu). 这项工作的另一个副产品是通过全基因组测序发现了1800多个“偶然突变”，为研究界提供了巨大的潜在资源。从概念上讲，致敏ENU筛查提供了一个理想的环境，可以询问复杂遗传特征的潜在机制，如学习和行为障碍（如孤独症和精神分裂症）、心血管疾病、糖尿病和其他自身免疫性疾病。随着未来成本的降低，基因组测序的吞吐量和灵敏度的提高，有效执行这些类型的综合筛查可能不再是专门的鼠标育种联盟的专属领域。

转座子和shRNA

为了发现与癌症有关的基因，病毒和转座子突变以及合并的cDNA和shRNA筛选已经有了证明的历史(Heyer等人，2010年;科尔和伯尔尼，2009年). 近年来，Copeland/Jenkins、Largaespada和其他实验室开发了优雅的转基因小鼠策略，以时间和组织特异的方式激活高度诱变的Sleeping Beauty（SB）转座子（在Copeland和Jenkins，2010年). 最近，SB技术已与肠癌和黑色素瘤的组织特异性GEM模型有效结合，以识别导致恶性进展的遗传事件(Karreth等人，2011年;2011年3月等;Starr等人，2009年). 此外，应用下一代测序对这些SB筛选进行反褶积，可以识别常见的插入位点，并且具有足够的敏感性，可以揭示插入位点的频繁共现，这可能表明特定基因网络之间存在协同作用(2011年3月等). 有趣的是，越来越多类似数据集的生成将如何帮助我们了解疾病中的调控网络。

尽管大多数SB整合导致邻近基因的功能丧失（过度表达），但理论上，该系统为识别任何与癌症相关的遗传事件提供了一种无偏见的方法。相反，cDNA/shRNA筛选可以配置为宽（全基因组）、窄（针对特定途径或过程），或者，正如最近证明的那样，由人类基因组数据指导(Sawey等人，2011年;Scott等人，2011年;Zender等人，2008年). 我们的实验室和其他实验室使用了多种非生殖系镶嵌模型和以癌症为中心的shRNA库作为淋巴瘤和肝细胞癌模型的筛选平台，以识别许多新的肿瘤抑制基因（有关综述，请参阅Heyer等人，2010年). 同样，筛选在人类肿瘤中反复扩增的cDNA文库也为恶性进展的生物学研究提供了新的视角(Sawey等人，2011年;Scott等人，2011年). 在过去5年中，大型cDNA和shRNA库（例如Open Biosystems）的开发显著提高了这些筛选方法在大多数实验室的可行性，并且，在向成年小鼠传递器官导向病毒和转座酶基因/shRNA方面的持续改进将进一步推动马赛克模型在疾病研究中作为基因发现工具的使用。这些方法将共同确定新的癌症驱动因素，并更好地模拟人类患者中发生的癌症的遗传异质性。

发现最薄弱环节——药物靶点的发现和验证

了解对疾病进展和维持至关重要的因素是制定有效治疗策略的关键。随着更多关于疾病潜在遗传基础的信息以及疾病外显率和进展的修饰物的产生，考虑更个性化治疗的努力变得越来越有吸引力。虽然只有药物的临床试验才能真正验证其在疾病治疗中的疗效，但模型系统由于能够精确控制遗传背景和/或体内微环境，因此在药物靶点发现中非常有用。事实上，传统的基因敲除小鼠已被用于评估体内靶点抑制的后果，但其缺点是基因缺失检查疾病的发生而不是维持，而在已确诊的疾病中，有条件的基因缺失通常效率低下，无法模拟短暂的治疗方案，因为它是不可逆的。此外，这种方法速度慢，成本高，只允许审问一个或最多几个目标。

目前大多数药物都是蛋白质功能抑制剂。因此，诱导性RNAi提供了一种有效的工具，可以研究蛋白质沉默在既定疾病中的潜在后果，更好的是，可以应用于高通量规模(Zuber等人，2011年a). 事实上，已经报道了体内筛选以识别调节细胞存活或药物反应的基因，其中一些导致了意料之外的治疗策略，例如使用Brd4抑制剂治疗侵袭性急性髓细胞白血病（AML）(Zuber等人，2011年b). 类似的体内筛选策略已被用于确定肌动蛋白机械和代谢组的组成部分，它们分别是淋巴瘤和乳腺癌疾病维持的关键调节器(Meacham等人，2009年;波塞马托等人，2011年). 即使对于体外进行的筛选，使用诱导shRNA系统（如GEMM-ESC模型）进行体内验证也是一种快速而有力的检查，以确认已确定的基因/通路确实是一个有效的靶点。目前大多数研究需要体外步骤并移植到条件受体中；然而，改进的基于病毒和转座子的递送可能最终实现真正的体内筛选，最有可能捕捉到治疗应该有效的精确条件。整合这些方法为在投资昂贵的药物开发项目之前审查潜在的治疗靶点提供了强有力的手段。

小鼠模型可能是发现药物靶点的有效系统，但它们是否代表了评估潜在药物干预策略的理想平台一直是一个比较有争议的话题。历史上，在各种疾病的小鼠模型中建立的药物方案在临床环境中表现出好坏参半的表现(Driver等人，2011年;Olive等人，2009年;里士满和苏，2008;Talmadge等人，2007年). 尽管这表明许多人认为小鼠模型不是合适的预测系统，但它可能反映了这些系统的技术局限性，而不是小鼠在药物干预试验中的有用性。在过去几年中，更复杂的转基因模型、更好的人性化小鼠（下文讨论）和强大的小动物成像平台的发展表明，小鼠可以成为转化研究的有效途径。重要的是，一些模型可以准确模拟临床观察到的反应和阻力(Zhou等人，2010年)尽管到目前为止，预测药物引起复发的模型还很有限。此外，可诱导和可逆的shRNA小鼠模型现在提供了一个环境，可以通过基因测试重新激活受抑制的基因网络或抑制潜在药物靶点的效果。尽管小鼠和人类在药物特异性和新陈代谢方面存在重大差异，但随着基因工具的增加，小鼠可以说是在进入昂贵的临床试验之前筛选候选药物的最灵活的系统。

随着我们对疾病基因组进行功能注释，描述导致生物功能障碍的复杂遗传相互作用将是一个具有挑战性的过程。一个重要的工具将是整合各种技术来精确定位疾病基因，例如使用基因组数据来告知目标小鼠模型的起源以及用于前向遗传筛选的基因集。此外，测序技术的不断进步正在以前所未有的规模推动基因组重新测序和突变筛选。交叉和交叉引用这些方法的结果肯定会识别出高置信度的“命中”，然后可以快速转移到相关假设驱动的临床前模型中。

超越鼠标：当尺寸很重要时

虽然老鼠经常被它的小表亲遮住，但许多研究人员在生理或解剖限制老鼠效用的环境中使用它。事实上，尽管基因工具和ESC操作在小鼠中明显更为复杂，但作为模型系统的大鼠比小鼠有许多优势：它们具有更相似的心血管和呼吸生理学（心率和呼吸速率明显慢于小鼠），被认为更聪明，因此更适合学习和成瘾研究，是药物毒性评估的首选临床前啮齿动物模型。此外，它们的体积更大（大约是老鼠的十倍），可以更频繁地进行血液采样，更容易测量生物特征参数，如血压，并更直观地成像大脑活动，用于神经元研究。

与早期的小鼠遗传学相似，大鼠的疾病模型在很大程度上依赖于自发或化学衍生（ENU）突变体。30多年前，人们发现了两种自发衍生的模型，即1型糖尿病易感BB大鼠和自发性高血压大鼠，这两种模型仍然是研究人类代谢和心血管疾病最常用的两种模型系统(Mordes等人，2004年;Pinto等人，1998年). 即使在传统的小鼠领域癌症研究中，老鼠也被证明是有用的。例如，Dove及其同事最近发现了一种ENU诱导的突变大鼠菌株(pirc公司)在大肠腺瘤性息肉病中携带错义突变(空气污染指数)基因(Amos-Landgraf等人，2007年)与小鼠模型和家族性腺瘤性息肉病（FAP）患者的描述相似。然而，与几乎只在肠道内形成息肉的小鼠相比，pirc大鼠亲属的结肠息肉负担更重，这与人类FAP更为相似。这一重要区别还提供了一种通过结肠镜监测肿瘤生长和治疗反应的方法，这在较小的小鼠器官中更具挑战性，而在肠道中发生的肿瘤是不可能的。

尽管大鼠模型在疾病研究中很有用，但由于缺乏操纵基因组的工具，它们受到了限制。然而，大鼠ESC培养和大鼠基因组的核酸驱动遗传操作的最新进展现在为更先进的遗传模型打开了大门。2008年，两个小组报告了从两个不同的近交系中衍生出第一个种系能胜任的大鼠胚胎干细胞(Buehr等人，2008年;Li等人，2008年)随后，Ying和同事描述了用20年前产生原始p53缺失小鼠的相同同源重组方法产生p53缺失鼠的过程(Tong等人，2010年). 通过培养条件的进步建立大鼠胚胎干细胞的长期追求也表明，其他可能相关的哺乳动物模型可以适用于目前正在小鼠中完成的相同类型的系统基因工程。

大鼠的第二个重大进展出现在2009年，当时Guerts等人使用ZFNs创造了无需ESC培养的靶向敲除大鼠(Geurts等人，2009年). 自那时以来，已经产生了更多的敲除/突变菌株，目前正在努力开发100种新的高血压和肾病大鼠模型(Dolgin，2010年). 此外，Tesson等人报道了利用TALEN产生基因敲除鼠，为鼠遗传学家库增添了另一个工具(Tesson等人，2011年). 一些商业实体现在还提供定制生产ZFN衍生突变大鼠和强力霉素调节shRNA转基因大鼠，尽管成本高昂。考虑到更大的啮齿动物作为评估药物疗效的系统的偏好，这些基因工程鼠中的许多很可能会取代小鼠成为一线临床前模型。然而，它们（巨大的）住房成本使得老鼠不太可能取代老鼠成为学术研究中的主要基因工具。

男人还是老鼠？

基于啮齿动物的研究中存在的物种特定问题，无论是遗传还是生理问题，只有通过对人类细胞进行实验才能解决。多年来，在免疫缺陷宿主小鼠中进行的基于异种移植的人类肿瘤实验一直是肿瘤发生性和临床前建模的替代品。然而，随着越来越多的证据表明免疫细胞相互作用和肿瘤微环境的重要性，这些模型正迅速失宠。此外，除了癌症之外，还有数百种疾病，如代谢和自身免疫性疾病以及细菌和病毒感染性疾病，这些疾病将受益于对人体组织的直接检查。

人性化小鼠

术语“人源化小鼠”描述了人类基因在转基因环境中的表达和/或免疫受损小鼠与人类免疫细胞的植入。基于疾病特异性人类等位基因的表达，已经开发了许多模型系统。最好的例子是用人类对应物替换小鼠珠蛋白基因（包括野生型和镰状细胞病突变β-珠蛋白)重现人类SCD的疾病进展。这种人源化小鼠现在可以通过Jax储存库获得，对于评估SCD的新自体基因治疗方法和小分子治疗至关重要(Chang等人，2010年;Hanna等人，2007年).

通过植入CD34创建人性化模型+人类造血干细胞（hHSCs）或外周血单核细胞（PBMCs）最近得到了扩增，因为出现了严重免疫功能低下的菌株，它们是人类干细胞的最佳受体，尤其是NOD-严重联合免疫缺陷（SCID）-Il2rg公司–/–（NSG）小鼠(McDermott等人，2010年). 事实证明，这种小鼠对于了解人类免疫系统的正常功能以及（人类）对不感染小鼠组织的病毒和微生物病原体（如丙型肝炎病毒和艾滋病毒）的反应是非常宝贵的(Shultz等人，2007年). 在某些情况下，人性化模型也显示了疫苗开发和测试的有效性(Yu等人，2008年).

通过异位表达人类细胞因子使小鼠人性化，表明hHSC移植得到改善，并形成更持久的自然杀伤（NK）和髓细胞反应(Billerbeck等人，2011年;Chen等人，2009年)大概是通过在老鼠和人的隔间提供更有效的串扰。此外，杰克逊实验室的科学家报告称，表达人类HLA分子的NSG小鼠不仅为hHSC的移植提供了良好的环境，而且比目前的模型具有更强的抗原依赖性T细胞反应(Shultz等人，2010年). “人性化”技术的进步表明，通过正确的因素组合（在宿主和供体组织中），基于NSG的人性化模型将为人类免疫研究提供最佳替代品。然而，人源化嵌合体的可复制代在技术上具有挑战性，对于大多数实验室来说，还不具备生产用于高通量研究的大规模队列的成本效益。

人类细胞模型的重新编程

五年前，Yamanaka及其同事报告了他们的开创性发现，小鼠（2006年）和人类（2007年）成纤维细胞可以“重新编程”（通过病毒传递四种转录因子：10月4日,Sox2系统,Klf4公司，以及c-Myc公司)达到诱导多能性的状态，能够产生所有类型的体细胞(Takahashi等人，2007年;高桥和山中，2006年). 这些观察为生产和研究非胚胎和非转化人类细胞提供了第一个平台。在自体基因治疗和再生医学的希望驱动下，诱导多能干细胞（iPSC）技术已经广泛发展（有关综述，请参阅Stadtfeld和Hochedlinger，2010年). 现在只需修改mRNA转录物或纯化蛋白就可以生成人类iPSCs(Kim等人，2009年;Warren等人，2010年;Zhou等人，2009年)，消除了通过病毒或质粒转基因破坏宿主基因组的需要，并为功能分析提供了“干净”的重新编程细胞。

iPSC技术对疾病研究和治疗的影响是深远的。患者特异性多能干细胞的产生为简单和复杂遗传病的解剖提供了一条以前难以想象的途径，几乎可以无限获取样本。许多研究小组已经报道了针对不同单基因疾病（如Long-QT综合征、SCD、Lesch-Nyan综合征、视网膜色素沉着症和复杂特征，如帕金森病和精神分裂症）的患者特异性iPSC的开发(Brennand等人，2011年;Jin等人，2011年;Moretti等人，2010年;索尔德纳等人，2009年;邹等人，2011). 重要的是，在许多情况下，iPSC克隆可以被重复地分化为疾病表现的细胞类型。

iPSC也被用作治疗工具。例如，Rhee等人最近发现，人类iPSC衍生的神经元在移植到帕金森氏病大鼠模型中时可以修复运动障碍(Rhee等人，2011年)这意味着体外分化可以产生功能齐全的细胞群。此外，疾病特异性分化细胞类型可以在体外显示预测的表型特征和对疾病相关药物的反应(Brennand等人，2011年)这表明，在某些情况下，体内动物系统可能不是疾病研究的必要条件。所有早期的iPSC数据看起来都很有希望，尽管迄今为止报道的大多数成功例子都使用协议将iPSC区分为数量有限的细胞类型，通常是神经元和心肌细胞。开发用于体外可复制衍生不同细胞类型的标准化方案将是利用基于iPSC的疾病模型的力量的关键。

大规模疾病和“正常”多能干细胞库的建立最终将为大规模功能遗传学打开大门，为shRNA文库和高通量药物敏感性/毒性筛选打开大门，就像现在在细胞系和工程小鼠中发生的一样。对于癌症研究，从活检中产生新的肿瘤细胞系可以与开发患者特异性成纤维细胞iPSC系相平行，这些成纤维细胞系将作为功能研究和大规模药物及shRNA-阴性筛选的匹配“正常”组织。这样的筛查不仅可以分析疾病的遗传需求，还可以确定个体化疾病管理的潜在治疗途径。一些人还建议，iPSC有一天可能会成为临床治疗前测试患者特异性反应和药物毒性的有用替代品，尽管iPSC衍生和分化的协议目前太慢，无法实现这一点。

iPSC与临床基因组编辑

针对患者的iPSC技术最令人兴奋的可能性之一是利用“基因矫正”患者细胞进行自体细胞治疗的潜力。选择性改变iPSCs基因组的能力也将增强iPSCs作为模型系统的价值，允许控制基因功能的扰动或“纠正”人类细胞中疾病特异性突变。在这方面，序列特异性核酸酶如ZFN和TALEN的持续开发和应用为实现这一目标提供了一条途径。

在过去的两年里，许多研究小组已经证明了靶向核酸酶在人类疾病基因组编辑和翻译研究中的潜力，包括纠正导致SCD和常染色体隐性代谢障碍的突变1-iPSC中的抗胰蛋白酶缺乏症（A1ATD）(Sebastiano等人，2011年;Yusa等人，2011年;邹等人，2011). 这些结果中最令人兴奋的可能是来自携带HIV的人性化小鼠模型的数据，该模型显示HIV核心受体的破坏CCR5号机组使用ZFN可以产生对病毒感染的抵抗力(霍尔特等人，2010年;Perez等人，2008年). 第一阶段临床试验的早期阳性迹象表明，这种形式的基因组编辑可能成为转化研究的真正成功案例，尽管出于上述原因，人们仍然担心这种方法的潜在诱变性。有关iPSCs在人类疾病研究中的更多讨论，请参阅本期第1110页Cherry和Daley的观点。

继续前进：展望未来

在过去二十年中，用于重述和研究人类疾病的新模型系统的发展速度惊人。已经采用了多种方法和手段来操纵小鼠、大鼠和人类细胞的基因组，从而能够对疾病发生和维持的遗传需求进行系统分析。生物医学研究界目前面临的挑战是双重的：（1）整合大量复杂的遗传工具，以产生最佳和最具预测性的模型系统，以定义治疗策略，以及（2）以一定的速度开发这些模型，以适应通过micro-array/ChIPseq/CGH、shRNA和突变筛选以及GWAS鉴定的许多候选疾病基因的测试和/或验证。快速生产ESC或iPSC模型的平台开发已经表明，询问和了解疾病进展不一定是一个缓慢的过程。随着效率的提高，现在可以在各种不同的环境中研究疾病发病机制，从而提供在尽可能短的时间内找到有效治疗途径的最佳机会。

致谢

作者感谢Amaia Lujambio的批评性意见，并向那些因篇幅限制而未被引用的作者道歉。L.E.D.得到了澳大利亚国家卫生与医学研究委员会海外生物医学培训奖学金的支持，S.W.L.是霍华德·休斯医学研究所的研究员。这项工作得到了国家癌症研究所（National Cancer Institute）的联合资助。S.W.L.是Mirimus Inc.的创始人之一，该公司拥有与shRNA转基因小鼠开发相关的许可技术。

参考文献

  • Adams DJ、Biggs PJ、Cox T、Davies R、van der Weyden L、Jonkers J、Smith J、Plumb B、Taylor R、Nishijima I等。突变插入和染色体工程资源（MICER）。自然遗传学。2004;36:867–871.[公共医学][谷歌学者]
  • Amos-Landgraf JM、Kwong LN、Kendziorski CM、Reichelderfer M、Torrealba J、Weichert J、Haag JD、Chen K-S、Waller JL、Gould MN、Dove WF。一种靶向选择的Apc突变大鼠家族增强了家族性人类结肠癌的建模。程序。国家。阿卡德。科学。美国。2007;104:4036–4041. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Beronja S、Livshits G、Williams S、Fuchs E.通过组织特异性转导和RNAi在小鼠胚胎中对遗传网络进行快速功能解剖。自然医学。2010;16:821–827. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Billerbeck E、Barry WT、Mu K、Dorner M、Rice CM、Ploss A.在人类干细胞因子、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子和白介素-3表达NOD-SCID IL2Rγ（null）的人源化小鼠中人类CD4+FoxP3+调节性T细胞的发育。鲜血。2011;117:3076–3086. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Bogdanove AJ、Voytas DF。TAL效应器：可定制的DNA靶向蛋白质。科学。2011;333:1843–1846.[公共医学][谷歌学者]
  • Bond GL、Hu W、Bond EE、Robins H、Lutzker SG、Arva NC、Bargonetti J、Bartel F、Taubert H、Wuerl P等。MDM2启动子中的单核苷酸多态性减弱p53抑癌途径并加速人类肿瘤形成。单元格。2004;119:591–602.[公共医学][谷歌学者]
  • Brennand KJ、Simone A、Jou J、Gelboin-Burkhart C、Tran N、Sangar S、Li Y、Mu Y、Chen G、Yu D等。使用人类诱导多能干细胞模拟精神分裂症。自然。2011;473:221–225. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Buehr M、Meek S、Blair K、Yang J、Ure J、Silva J、McLay R、Hall J、Ying QL、Smith A.从大鼠囊胚中捕获真正的胚胎干细胞。单元格。2008;135:1287–1298.[公共医学][谷歌学者]
  • Carroll D.利用锌指核酸酶进行基因组工程。遗传学。2011;188：773–782。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Chang J、Patton JT、Sarkar A、Ernst B、Magnani JL、Frenette PS.GMI-1070，一种新型泛选择素拮抗剂，可逆转镰状细胞小鼠的急性血管闭塞。鲜血。2010;116:1779–1786. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Chen Q，Khoury M，Chen J.人类细胞因子的表达显著改善了人源化小鼠中特定人类血统细胞的重建。程序。国家。阿卡德。科学。美国。2009;106:21783–21788. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Copeland NG，Jenkins NA。利用转座子发现癌症基因。国家癌症研究所。2010;10:696–706.[公共医学][谷歌学者]
  • Dolgin E.淘汰鼠群。自然医学。2010;16:254–257.[公共医学][谷歌学者]
  • 道·莱斯（Dow LE）、普雷姆斯里鲁特（Premsrirut PK）、祖伯（Zuber）J、费尔曼（Fellmann）C、麦克容金（McJunkin）K、米辛格（Miething）C、帕克（Park Y）、迪金斯（Dickins RA）、汉农（Hannon GJ）、。生成shRNA转基因小鼠的管道。《国家协议》。2012年；7:374–393. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Driver JP，Serreze DV，Chen Y-G。研究自身免疫性1型糖尿病的小鼠模型：与人类疾病的相似性和差异性的NOD。塞明。免疫病理学。2011;33:67–87.[公共医学][谷歌学者]
  • Fellmann C、Zuber J、McJunkin K、Chang K、Malone CD、Dickins RA、Xu Q、Hengartner MO、Elledge SJ、Hannon GJ、Lowe SW。使用大规模并行传感器分析对优化的RNAi触发器进行功能鉴定。摩尔细胞。2011;41：733–746。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Frese KK，Tuveson DA。最大化小鼠癌症模型。国家癌症研究所。2007;7:645–658.[公共医学][谷歌学者]
  • Geurts AM、Cost GJ、Freyvert Y、Zeitler B、Miller JC、Choi VM、Jenkins SS、Wood A、Cui X、Meng X等。通过胚胎微量注射锌指核酸酶敲除大鼠。科学。2009;325:433. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Hambardzumyan D、Amankulor NM、Helmy KY、Becher OJ、Holland EC。使用RCAS/t-va技术建立成人胶质瘤模型。Transl Oncol公司。2009;2:89–95. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Hanna J、Wernig M、Markoulaki S、Sun C-W、Meissner A、Cassady JP、Beard C、Brambrink T、Wu L-C、Townes TM、Jaenisch R。用自体皮肤生成的iPS细胞治疗镰状细胞性贫血小鼠模型。科学。2007;318:1920–1923.[公共医学][谷歌学者]
  • Heyer J，Kwong LN，Lowe SW，Chin L.用于转化癌研究的非小粒径转基因小鼠模型。国家癌症研究所。2010;10:470–480. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Hitz C，Wurst W，Kühn R.使用Cre/loxP调节的RNA干扰对MAPK进行条件性脑特异性敲除。核酸研究。2007;35：e90。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Hochedlinger K，Yamada Y，Beard C，Jaenisch R.Oct-4的异位表达阻断祖细胞分化并导致上皮组织发育不良。单元格。2005;121:465–477.[公共医学][谷歌学者]
  • Hockemeyer D、Wang H、Kiani S、Lai CS、Gao Q、Cassady JP、Cost GJ、Zhang L、Santiago Y、Miller JC等。利用TALE核酸酶对人类多能干细胞进行基因工程。自然生物技术。2011;29:731–734. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Holt N，Wang J，Kim K，Friedman G，Wang X，Taupin V，Crooks GM，Kohn DB，Gregory PD，Holmes MC，Cannon PM。靶向CCR5的锌指核酸酶修饰的人体造血干/祖细胞在体内控制HIV-1。自然生物技术。2010;28:839–847. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Huijbers IJ，Krimpenfort P，Berns A，Jonkers J.从已建立的基因工程小鼠模型中获得的嵌合体中癌症基因的快速验证。生物论文。2011;33：701–710。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Jackson EL、Willis N、Mercer K、Bronson RT、Crowley D、Montoya R、Jacks T、Tuveson DA。利用致癌K-ras的条件表达分析肺部肿瘤的发生和发展。基因发育。2001;15:3243–3248. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Jin Z-B、Okamoto S、Osakada F、Homma K、Assawachananont J、Hirami Y、Iwata T、Takahashi M。使用患者特异性诱导多能干细胞模拟视网膜变性。《公共科学图书馆·综合》。2011;6：e17084。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Karreth FA、Tay Y、Perna D、Ala U、Tan SM、Rust AG、DeNicola G、Webster KA、Weiss D、Perez-Mancera PA等。BRAF诱导小鼠黑色素瘤模型中抑瘤PTEN ceRNAs的体内鉴定。单元格。2011;147:382–395. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Kile BT，希尔顿DJ。基因屏幕的艺术与设计：老鼠。Nat.Rev.基因。2005;6:557–567.[公共医学][谷歌学者]
  • Kim D、Kim CH、Moon JI、Chung YG、Chang MY、Han BS、Ko S、Yang E、Cha KY、Lanza R、Kim KS。通过直接传递重编程蛋白生成人诱导的多能干细胞。细胞干细胞。2009;4:472–476. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Kool J，Berns A.在小鼠中进行高通量插入突变筛选，以确定致癌网络。国家癌症研究所。2009;9:389–399.[公共医学][谷歌学者]
  • 李平，童C，梅里安·沙伊·R，贾磊，吴恩，颜毅，Maxson RE，Schulze EN，Song H，Hsieh CL，等。大鼠胚泡发育的生殖系胚胎干细胞。单元格。2008;135:1299–1310. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • March HN、Rust AG、Wright NA、ten Hoeve J、de Ridder J、Eldridge M、van der Weyden L、Berns A、Gadiot J、Uren A等。插入突变可识别驱动肠道肿瘤发生的多个协同基因网络。自然遗传学。2011;43:1202–1209. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Maser RS、Choudhury B、Campbell PJ、Feng B、Wong K-K、Protopopov A、O'Neil J、Gutierrez A、Ivanova E、Perna I等。染色体不稳定的小鼠肿瘤具有与多种人类癌症相似的基因组改变。自然。2007;447:966–971. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Matera I、Cockroft JL、Moran JL、Beier DR、Goldowitz D、Pavan WJ。ENU诱导内皮素3突变导致的Waardenburg综合征IV型小鼠模型。色素细胞研究。2007;20:210–215.[公共医学][谷歌学者]
  • McDermott SP、Eppert K、Lechman ER、Doedens M、Dick JE。免疫缺陷小鼠株之间人类脐血移植的比较。鲜血。2010;116:193–200.[公共医学][谷歌学者]
  • Meacham CE、Ho EE、Dubrovsky E、Gertler FB、Hemann MT。体内RNAi筛查确定肌动蛋白动力学调节因子是淋巴瘤进展的关键决定因素。自然遗传学。2009;41:1133–1137. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Miller JC、Tan S、Qiao G、Barlow KA、Wang J、Xia DF、Meng X、Paschon DE、Leung E、Hinkley SJ等。高效基因组编辑的TALE核酸酶结构。自然生物技术。2011;29:143–148.[公共医学][谷歌学者]
  • Mordes JP、Bortell R、Blankenhorn EP、Rossini AA、Greiner DL。1型糖尿病大鼠模型：遗传、环境和自身免疫。ILAR期刊/国家研究委员会。实验动物资源研究所。2004;45:278–291.[公共医学][谷歌学者]
  • Moretti A、Bellin M、Welling A、Jung CB、Lam JT、Bott-Flügel L、Dorn T、Goedel A、Höhnke C、Hofmann F等。长QT综合征患者特异性诱导多能干细胞模型。北英格兰。医学杂志。2010;363:1397–1409.[公共医学][谷歌学者]
  • Nichols J、Jones K、Phillips JM、Newland SA、Roode M、Mansfield W、Smith A、Cooke A.验证了非肥胖糖尿病小鼠的种系相容性胚胎干细胞系。自然医学。2009;15:814–818.[公共医学][谷歌学者]
  • Olive KP、Tuveson DA、Ruhe ZC、Yin B、Willis NA、Bronson RT、Crowley D、Jacks T。两种Li-Fraumen综合征小鼠模型中突变型p53功能增强。单元格。2004;119：847–860。[公共医学][谷歌学者]
  • Olive KP、Jacobetz MA、Davidson CJ、Gopinathan A、McIntyre D、Honess D、Madhu B、Goldgraben MA、Caldwell ME、Allard D等。抑制Hedgehog信号传导增强胰腺癌小鼠模型中化疗的递送。科学。2009;324:1457–1461. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Perez EE、Wang J、Miller JC、Jouvenot Y、Kim KA、Liu O、Wang N、Lee G、Bartsevich VV、Lee YL等。使用锌指核酸酶通过基因组编辑在CD4+T细胞中建立HIV-1耐药性。自然生物技术。2008;26:808–816. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Pinto YM、Paul M、Ganten D。高血压大鼠模型的教训：从Goldblatt到基因工程。心血管疾病。物件。1998年；39:77–88.[公共医学][谷歌学者]
  • Possemato R、Marks KM、Shaul YD、Pacold ME、Kim D、Birsoy K、Sethumadhavan S、Woo H-K、Jang HG、Jha AK等。功能基因组学揭示丝氨酸合成途径在乳腺癌中至关重要。自然。2011;476:346–350. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Premsrirut PK、Dow LE、Kim SY、Camiolo M、Malone CD、Miething C、Scuoppo C、Zuber J、Dickins RA、Kogan SC等。使用条件RNA干扰研究小鼠基因功能的快速可扩展系统。单元格。2011;145:145–158. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Rhee Y-H、Ko J-Y、Chang M-Y、Yi S-H、Kim D、Kim C-H、Shim J-W、Jo A-Y、Kim B-W、Lee H等。基于蛋白质的人类iPS细胞可有效生成功能性多巴胺神经元，并可治疗帕金森病大鼠模型。临床杂志。投资。2011;121:2326–2335. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Richmond A，Su Y.小鼠异种移植模型与用于人类癌症治疗的GEM模型。Dis模型机械。2008;1:78–82. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Sacco A、Mourkioti F、Tran R、Choi J、Llewellyn M、Kraft P、Shkreli M、Delp S、Pomerantz JH、Artandi SE、Blau HM。mdx/mTR小鼠中的短端粒和干细胞衰竭模型Duchenne肌营养不良。单元格。2010;143:1059–1071. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Sawey ET、Chanrion M、Cai C、Wu G、Zhang J、Zender L、Zhao A、Busuttil RW、Yee H、Stein L等。通过肿瘤组学筛查确定肝癌中靶向扩增FGF19的治疗策略。癌细胞。2011;19:347–358. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Scott KL、Nogueira C、Heffernan TP、van Doorn R、Dhakal S、Hanna JA、Min C、Jaskelioff M、Xiao Y、Wu CJ等。早期黑色素瘤的侵袭前转移驱动因素是致癌基因。癌细胞。2011;20:92–103. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Sebastiano V、Maeder ML、Angstman JF、Haddad B、Khayter C、Yeo DT、Goodwin MJ、Hawkins JS、Ramirez CL、Batista LFZ等。使用工程锌指核酸酶对人类诱导多能干细胞中镰状细胞贫血突变进行原位遗传校正。干细胞。2011;29:1717–1726. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Seibler J，Schübeler D，Fiering S，Groudine M，Bode J.Flp重组酶介导的ES细胞DNA盒交换：通过无标记结构重复修改标记位点的有效策略。生物化学。1998年；37:6229–6234.[公共医学][谷歌学者]
  • Seibler J，Kleinridders A，Küter-Luks B，Niehaves S，Brüning JC，Schwenk F.使用紧密可诱导shRNA表达系统对小鼠进行可逆基因敲除。核酸研究。2007;35：e54。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Seidler B，Schmidt A，Mayr U，Nakhai H，Schmid RM，Schneider G，Saur D.使用禽逆转录病毒载体在体内条件体基因表达和敲除的基于Cre-loxP的小鼠模型。程序。国家。阿卡德。科学。美国。2008;105:10137–10142. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Shultz LD、Ishikawa F、Greiner DL。转化生物医学研究中的人性化小鼠。国家免疫学修订版。2007;7:118–130.[公共医学][谷歌学者]
  • Shultz LD、Saito Y、Najima Y、Tanaka S、Ochi T、Tomizawa M、Doi T、Sone A、Suzuki N、Fujiwara H等。在表达NOD/SCID/IL2rγ（null）的HLAⅠ类人源化小鼠中产生具有HLA限制免疫反应的功能性人类T细胞亚群。程序。国家。阿卡德。科学。美国。2010;107:13022–13027. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Skarnes WC、Rosen B、West AP、Koutsourakis M、Bushell W、Iyer V、Mujica AO、Thomas M、Harrow J、Cox T等。小鼠基因功能全基因组研究的条件敲除资源。自然。2011;474:337–342. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Soldner F、Hockemeyer D、Beard C、Gao Q、Bell GW、Cook EG、Hargus G、Blak A、Cooper O、Mitalipova M等。帕金森病患者衍生的无病毒重编程因子诱导多能干细胞。单元格。2009;136:964–977. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Stadtfeld M，Hochedlinger K。诱导的多能性：历史、机制和应用。基因发育。2010;24:2239–2263. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Starr TK、Allaei R、Silverstein KAT、Staggs RA、Sarver AL、Bergemann TL、Gupta M、O'Sullivan MG、Matise I、Dupuy AJ等。小鼠中基于转座子的基因筛选可识别结直肠癌中改变的基因。科学。2009;323：1747年-1750年。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Stottmann RW、Moran JL、Turbe-Doan A、Driver E、Kelley M、Beier DR。聚焦遗传学：小鼠神经发育突变的三重ENU筛查。遗传学。2011;188:615–624. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Takahashi K，Yamanaka S.通过特定因子从小鼠胚胎和成年成纤维细胞培养物中诱导多能干细胞。单元格。2006;126:663–676.[公共医学][谷歌学者]
  • Takahashi K、Tanabe K、Ohnuki M、Narita M、Ichisaka T、Tomoda K、Yamanaka S。通过特定因子从成人成纤维细胞诱导多能干细胞。单元格。2007;131:861–872.[公共医学][谷歌学者]
  • Talmadge JE、Singh RK、Fidler IJ、Raz A.评估新型和传统癌症治疗策略的小鼠模型。美国病理学杂志。2007;170:793–804. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Tchekneva EE、Rinchik EM、Polosukhina D、Davis LS、Kadkina V、Mohamed Y、Dunn SR、Sharma K、Qi Z、Fogo AB、Breyer MD。N-乙基-N-亚硝基脲诱变小鼠的致敏筛查确定了易患糖尿病肾病的显性突变。《美国肾脏学会杂志》。2007;18:103–112.[公共医学][谷歌学者]
  • Tesson L、Usal C、Ménoret S、Leung E、Niles BJ、Rémy S、Santiago Y、Vincent AI、Meng X、Zhang L等。胚胎微注射TALEN产生的敲除大鼠。自然生物技术。2011;29:695–696.[公共医学][谷歌学者]
  • 童C，李鹏，吴国林，颜毅，英秋林。胚胎干细胞同源重组制备p53基因敲除大鼠。自然。2010;467:211–213. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Townsend JA、Wright DA、Winfrey RJ、Fu F、Maeder ML、Joung JK、Voytas DF。使用工程锌指核酸酶对植物基因进行高频修饰。自然。2009;459:442–445. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Ventura A、Kirsch DG、McLaughlin ME、Tuveson DA、Grimm J、Lintault L、Newman J、Reczek EE、Weissleder R、Jacks T。p53功能的恢复导致体内肿瘤退化。自然。2007;445:661–665.[公共医学][谷歌学者]
  • Warren L，Manos PD，Ahfeldt T，Loh Y-H，Li H，Lau F，Ebina W，Mandal PK，Smith ZD，Meissner A等。用合成修饰的信使核糖核酸高效重编程到人类细胞的多能性和定向分化。细胞干细胞。2010;7：618–630。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Wood AJ、Lo T-W、Zeitler B、Pickle CS、Ralston EJ、Lee AH、Amora R、Miller JC、Leung E、Meng X等。使用ZFN和TALEN进行跨物种的靶向基因组编辑。科学。2011;333:307. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Yu CI、Gallegos M、Marches F、Zurawski G、Ramilo O、García-Sastre a、Banchereau J、Palucka AK。接种流感病毒疫苗的人源化小鼠的广泛流感特异性CD8+T细胞反应。鲜血。2008;112:3671–3678. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Yusa K、Rashid ST、Strick-Marchand H、Varela I、Liu P-Q、Paschon DE、Miranda E、Ordóñez A、Hannan NRF、Rouhani FJ等。诱导多能干细胞中a1-抗胰蛋白酶缺乏症的靶向基因纠正。自然。2011;478:391–394. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Zender L、Xue W、Zuber J、Semighini CP、Krasnitz A、Ma B、Zender P、Kubicka S、Luk JM、Schirmacher P等。基于肿瘤基因组学的体内RNAi筛查识别肝癌中的肿瘤抑制因子。单元格。2008;135:852–864. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • 周H，吴S，Joo JY，朱S，Han DW，Lin T，Trauger S，Bien G，Yao S，Zhu Y，等。利用重组蛋白生成诱导多能干细胞。细胞干细胞。2009;4:381–384. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Zhou Y、Rideout WM、3rd、Zi T、Bressel A、Reddypalli S、Rancourt R、Woo J-K、Horner JW、Chin L、Chiu MI等。嵌合小鼠肿瘤模型揭示了ERBB家族和KRAS依赖性肺腺癌之间通路激活的差异。自然生物技术。2010;28:71–78.[公共医学][谷歌学者]
  • Zou J，Mali P，Huang X，Dowey SN，Cheng L。镰状细胞病成人患者iPS细胞点突变的定点基因校正。鲜血。2011;118:4599–4608. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Zuber J、McJunkin K、Fellmann C、Dow LE、Taylor MJ、Hannon GJ、Lowe SW。使用四环素调节RNAi评估增殖和存活所需基因的工具包。自然生物技术。2011年a；29:79–83. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Zuber J、Shi J、Wang E、Rappaport AR、Herrmann H、Sison EA、Magoon D、Qi J、Blatt K、Wunderlich M等。RNAi筛查将Brd4确定为急性髓性白血病的治疗靶点。自然。2011年b月；478：524–528。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]