Les loci des gènes Rosa26 et Hprt se prêtent particulièrement bien à la surexpression génique et permettent de réduire les délais de développement et les coûts grâce à des vecteurs de ciblage prêts à l'emploi.
Une souris « Quick Knockin » désigne un modèle animal dans lequel un transgène est inséré dans un locus permissif, également appelé « locus neutre » ou « safe harbor », comme par exemple Rosa26 et Hprt. Le transgène peut être surexprimé de manière constitutive ou inductive.
Le ciblage de ces loci permet de contrôler entièrement le nombre de copies et d'éviter le silençage du transgène ou la dérégulation des gènes voisins.
Applications
À des fins de recherche universitaire :
Études de la fonction des gènes par surexpression si le knock-out ne présente aucun ou très peu de phénotype
Expérience de sauvetage visant à valider la spécificité du phénotype « knock-out »
Études sur la structure et la fonction des protéines
Analyse des profils d'expression
Expression d'une isoforme spécifique pour en élucider la fonction particulière
Exprimer un gène humain qui n'a pas d'orthologue chez la souris
Modèle de mutation dominante négative ou à gain de fonction associée à une maladie humaine
Pour la recherche et le développement dans le domaine biopharmaceutique :
Valider un candidat-médicament par l'expression d'une forme mutante du récepteur imitant son rôle
Valider la mutation dans la cible en tant qu'agent pathogène
Évaluer l'effet protecteur sur l'expression génique contrôlée au moment de l'apparition ou de la progression de la maladie
Biomarqueurs d'identification dans un modèle de maladie humaine
Obtenir un modèle murin présentant une réaction croisée avec un anticorps thérapeutique spécifique à l'homme (ou équivalent)
Atouts des modèles murins « Quick Knockin »
Une approche très solide grâce à l'utilisation généralisée de Rosa26 et de Hprt au sein de la communauté scientifique
Développement rapide grâce à des vecteurs prêts à l'emploi
Plusieurs souches génétiques sont disponibles (C57Bl/6, BALB/c…)
Une grande diversité de conceptions génétiques adaptées à un large éventail d'applications
Limites des modèles murins « Quick Knockin »
Absence de régulation physiologique de l'expression du transgène → Cette limitation peut être contournée en recourant à une approche « knock-in » classique
Dans la plupart des cas, une seule isoforme peut être exprimée
Le gène mutant de la souris s'exprime en présence du gène de type sauvage
Étude de cas
Modèle reprenant les principales caractéristiques des tauopathies humaines.
Les tauopathies se caractérisent par un dysfonctionnement cognitif et/ou moteur progressif, associé à la présence d'agrégats fortement phosphorylés de la protéine tau, associée aux microtubules, dans le cerveau et les nerfs périphériques.
La plupart des modèles murins actuels de tauopathie surexpriment la protéine tau mutante à des niveaux qui ne sont pas observés dans les maladies neurodégénératives humaines.
Modèle : Nouveau modèle murin hautement pertinent sur le plan pathologique de la tauopathie, exprimant la protéine Tau35 ciblée au niveau du locus Hprt, un fragment C-terminal de la protéine tau humaine fortement phosphorylé.
Objectif : Évaluer un nouveau modèle de tauopathie en vue de mettre au point de nouveaux traitements contre les tauopathies humaines.
Résultats : Les souris Tau35 constituent un modèle murin pertinent sur le plan physiopathologique pour tester de nouveaux traitements susceptibles de modifier le cours de la maladie.
Figure 1. Expression de la protéine Tau dans le cerveau de souris Tau35
Une accumulation excessive de cGMP entraînant la mort des photorécepteurs à bâtonnets, suivie d'une mort secondaire des photorécepteurs à cônes, indépendante de toute mutation.
A) La RT-PCR confirme l'expression de Tau35.
B) Les coupes sagittales montrent un marquage généralisé de l'hémagglutinine dans le cerveau de souris Tau35 (panneaux supérieurs, échelle = 2 mm). Des grossissements plus importants de la région CA1 de l'hippocampe montrent des neurones pyramidaux fortement positifs à l'hémagglutinine chez les souris Tau35 (panneaux inférieurs, échelle = 200 mm). Les Western blots de la région frontale et de l'hippocampe/cortex associé (HC) montrent une expression de la protéine hémagglutinine uniquement chez les souris Tau35.
Figure 2. Altération neuromusculaire progressive
A) Le phénomène d'enchevêtrement des membres est visible chez les souris Tau35 dès l'âge de 2 mois (l'image montre une souris âgée de 8 mois), et tous les animaux Tau35 sont touchés à l'âge de 18 mois. Ce phénomène n'est observé chez aucune souris de type sauvage (wt) à aucun des âges étudiés.
B) À l'âge de 14 mois, une courbure de la colonne vertébrale est observable chez les souris Tau35, mais pas chez les souris de type sauvage. Une diminution progressive de l'indice cyphotique chez les souris Tau35 à partir de l'âge de 4 mois indique une courbure croissante de la colonne vertébrale.
C) L'entraînement sur la plate-forme visible (VP) dans le labyrinthe aquatique de Morris a été suivi de 4 jours d'entraînement sur la plate-forme cachée. À l'âge de 10 mois, les souris Tau35 présentent un temps de latence d'évasion plus long le quatrième jour du test par rapport aux souris de type sauvage.
D) La force de préhension des souris Tau35 diminue progressivement avec l'âge.
Figure 3. Le phénylbutyrate corrige les altérations liées à la maladie chez les souris Tau35.
A) Tests dans le labyrinthe aquatique de Morris (10 mois) chez des souris Tau35 (cercles) et de type sauvage (wt, carrés) traitées au 4-phénylbutyrate (PBA, lignes pointillées) ou au solvant (lignes pleines). Les souris Tau35 traitées au PBA présentent une amélioration de l'apprentissage au bout de 3 jours, ce qui se traduit par une diminution du temps de fuite.
B) La force de préhension de Tau35 (10 mois) est rétablie grâce au traitement par PBA.
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Utilisez une souris reporter « Knockin » pour le suivi in vivo de l'activité d'un promoteur transcriptionnel, de la localisation des protéines, du trafic cellulaire, etc.
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Utiliser une souris « knock-in » à mutation ponctuelle pour contourner les phénotypes complexes résultant de knock-outs complets (par exemple, problèmes liés aux voies de signalisation, réactivité croisée).
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Une souris « knock-out » pour une fonction protéique désigne un modèle dans lequel un ou plusieurs nucléotides ont subi une mutation entraînant la perte de fonction de la protéine.
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Une souris knock-out constitutive, conventionnelle ou à knock-out global constitue une solution rapide et économique pour mener des études préliminaires in vivo sur les fonctions des gènes cibles.
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Utiliser des modèles murins de « knock-out » conditionnel spécifiques à un tissu ou à une cellule pour contourner la létalité embryonnaire, les mécanismes compensatoires, les phénotypes complexes, etc.