一般来说，我们大部分拿到的都是首建鼠资源即Founder（F0代）或者是F1代小鼠。比如利用CRISPR/Cas9介导的基因编辑小鼠是把Cas9和gRNA（KI小鼠还包含Donor DNA）显微注射到小鼠受精卵中，再将受精卵移植到代孕雌鼠的子宫内，出生后的小鼠即为F0代，但F0代小鼠会存在嵌合体和同一等位基因位点出现多种基因突变的问题[1]：

1. 嵌合体：显微注射的受精卵处于一细胞期，若在一细胞期DNA被编辑，出生后的整个小鼠都被编辑了特定的基因，但是大多数情况下CRISPR/Cas9对受精卵进行基因编辑时，细胞内的DNA已经开始复制，加上基因编辑的滞后性，很有可能在两细胞或者四细胞阶段才对基因进行编辑（图1），这会造成了F0代小鼠的目的基因有些细胞被编辑，有些细胞没有被编辑，因此代孕雌鼠生出的F0代小鼠大多为嵌合体小鼠，其后代会出现不可预见的遗传性状的分离。

图1  CRISPR/cas9系统可能在胚胎发育的早期（A）或晚期（B）编辑F0代小鼠目的基因（蓝色为目的突变）[1]

2. 同一等位基因位点出现多种基因突变: CRISPR/Cas9技术还会在同一只F0代小鼠的不同胚胎细胞中同一等位基因位点出现多种基因突变，这将导致F0代嵌合体小鼠的不同细胞在靶点等位基因位置携带超过2种或2种以上的不同突变类型，事实上，单只F0小鼠有可能传递多个（5+）不同的等位基因突变，因为它的生殖细胞包含不同的遗传变异群体（图2）。相反，期望的遗传修饰有可能不会传递给F1代小鼠。

图2  CRISPR/cas9介导的F0代小鼠多为等位基因多突变的嵌合体，F0代小鼠和WT小鼠交配出生的F1代会出现不同类型的等位基因突变[1]

因此，直接使用F0代嵌合体小鼠用于科学研究，得到的结果是无法重复并且难以对实验结果进行科学解释的。还需和同一品系的野生型小鼠交配得到F1代，以证明目的基因遗传修饰能在小鼠的生殖系里稳定遗传，才代表该基因编辑小鼠构建成功。因此供应商一般给大家提供的都是F1代稳定遗传的建系小鼠（一般为杂合子状态）。那F1是否可以直接使用呢？下个问题为大家解答！

用于科学研究实验中的基因编辑小鼠是否一定要配成纯合子，主要取决于客户研究的目的基因在杂合子的状态是否有表型。在决定子代的相对性状表现的等位基因中，力量较强的、能决定子代性状表现的基因称显性基因，力量较弱的、不能单独决定子代性状表现的基因称隐性基因。如果我们研究的基因为显性基因，那么杂合子已经有我们需要的表型，可以直接用于实验分析，目前我们使用的大多数转基因小鼠如Cre工具鼠只需要杂合子（或者半合子）就能满足实验的要求，因为Cre的杂合子（半合子）小鼠已经能够表达我们需要的Cre酶，实现它的生物学功能。

但是大多数的基因敲除小鼠只有得到纯合子才能观察到相应的表型，那对于这些小鼠我们就需要繁育得到纯合子，才能进行下一步的实验研究。

综上所述，我们已经了解到F0是根本不可以满足实验要求，而F1则是根据具体情况而定！也就是说实验时最好以纯合子为研究对象，对于单基因突变的小鼠模型，包括KO、点突变、KI和转基因等等，纯合子的获得一般都是F0与野生型小鼠先杂交，获得稳定的F1后，再F1代自交获得纯合子！如下图3所示：

图3   F1代杂合子自交产生纯合子和杂合子的概率

从图3可知：采用杂合子(+/-)配杂合子(+/-)生出纯合子(-/-)的概率仅为25%，如果希望提高出生小鼠的纯合子(-/-)效率，在下一步的繁育方案中应该尽量使用纯合子进行交配[2] [3]：

1.  纯合子(-/-) x纯合子(-/-)（图4）：

• 前提：突变型不致死也不影响生育，可以采用纯合x纯合子的方法；

• 特点：所生的后代100%为纯合子，并且可以不进行基因型鉴定；

• 对照组：可选用同一品系的野生型小鼠作为实验的对照组。

   

 图4 纯合子配纯合子

2.  杂合子(+/-) x纯合子 (-/-)（图5）：

• 前提：突变型只有一种性别，不致死且不影响生育，而另一种性别的小鼠不孕或生殖能力下降，胚胎致死或者在性成熟之前死亡；

• 特点：所生的后代50%为纯合子；50%为杂合子，需要进行基因型鉴定；

• 对照组：可选用同一品系的野生型小鼠或者出生的不改变表型的杂合子作为实验的对照组。

   

图5 杂合子配纯合子

3.  杂合子(+/-) x杂合子(+/-)（图6）：

• 前提：如果突变型小鼠不孕或生殖能力下降，胚胎致死或者在性成熟之前死亡，那你只能采用杂合子x杂合子的方法；

• 特点：所生的后代25%为纯合子；50%为杂合子；25%为WT，需要进行基因型鉴定；

• 对照组：可选用出生的野生型小鼠或者出生的不改变表型的杂合子作为实验的对照组。

图6 杂合子配杂合子

综上我们为大家详细介绍了基因编辑小鼠使用纯合子或者杂合子的原因及繁育策略，如果大家还有任何疑问可以下方留言或者参与群聊，一起讨论！