如何选择转基因小鼠的报告基因

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在研发转基因小鼠或基因嵌入报告基因模式小鼠的过程中，经常要用到报告基因。常用的报告基因包括：lacZ、EGFP、zsGreen、EYFP、DsRed (DsRed2)、mRFP、mCherry、HuCD2、Thy1.1、HA tag、FLAG tag、Luciferase等。那什么时候选择哪种reporter呢?

做小鼠胚胎发育的研究人员一般喜欢用LacZ，也就是将LacZ置于一个启动子的调节之下。用LacZ可以进行胚胎全身染色(whole body staining)，这样可以了解一个基因在体内的表达谱全貌。如果做细胞跟踪，比如免疫 细胞，神经细胞等，一般喜欢用荧光蛋白。

这样一是容易对细胞进行分离(比如FACS)和体外分析，二是容易对分离的细胞进行体内追踪(比如Adoptive transfer)。早些年用的最多的是EGFP和EYFP。

有的时候，我们需要将两种不同的reporter小鼠交配在一起，研究两个基因的关系，这时可以将两个基因采用不同的荧光蛋白进行标记，也就是做两种不同的模式小鼠。因为早期大家多是用EGFP，现在可以多做一些其它荧光蛋白的报告基因小鼠，以便跟以前研发的EGFP小鼠结合起来研究。

zsGreen和EGFP, EYFP都是绿色荧光。EGFP和EYFP很难区分开。zsGreen是一个比较稳定的绿色荧光蛋白。DsRed和TdTomato都是红色荧光。这两种荧光蛋白都有报告基因模式小鼠发表。TdTomato是一个信号非常强的荧光蛋白，目前已经有报告基因小鼠发表，对细胞/小鼠也没有明显的毒性。

相信以后会有越来越多的小鼠用TdTomato来做报告基因。虽然mRFP和mCherry是两个非常好的荧光蛋白，但由于它们需要584nm的激发光，所以一般的FACS仪器不能检测到信号，需要用到LSRII这样的仪器，而很多实验室可能没有这样的仪器。

也有用EBFP, ECFP做细胞实验的，但用到小鼠上的比较少。比如需要用到紫外光来激发。如果想在一个小鼠里表达两种荧光蛋白，最好是用两种分得比较开的，比如，最好不要同时用EGFP和EYFP。

HuCD2和Thy1.1是细胞表面受体。HuCD2因为去掉了C-term序列，使得其失去了信号传导的功能。那什么时候会用这两种分子呢?比如我们想研究一个细胞内蛋白基因(比如转录因子)的功能，经常需要把表达这个蛋白的细胞分离纯化出来。

这个时候可以将HuCD2或Thy1.1报告基因放置在这个细胞内蛋白基因启动子下(比如加一个IRES-Thy1.1), 这样所有表达这个细胞内蛋白的细胞都会在细胞表面表达Thy1.1。这样就可以用anti-Thy1.1抗体将这一群细胞分离出来，进行后续研究。当然也可以用anti-Thy1.1抗体进行组织切片的免疫 荧光检测。

HA、FLAG、Biotin等是细胞和生化实验中常用的标签多肽或蛋白。在western blot ，免疫沉淀(Immunoprecipitation)等实验中经常用到，因为有非常特异的HA、Flag抗体。Biotin可以跟生物素(Streptavidin)直接结合并用于免疫沉淀。

在模式小鼠中，这些标签多肽或蛋白可以与要研究的蛋白做成融合蛋白。这种模式小鼠最常被用到的是Chip-chip实验。比如要研究一个转录因子的功能，就需要知道这个转录因子在细胞内(正常或刺激条件下)结合到染色体基因组DNA的位置以及结合序列。

我们知道，特异性好、亲和力高的抗转录因子的抗体非常不容易得到或制备。这个时候可以将标签多肽(比如FLAG)放在转录因子的C-term，做成融合蛋白。刺激细胞之后，对细胞进行化学交联，并破碎细胞以及基因组DNA，然后用anti-FLAG抗体作免疫沉淀，将转录因子沉淀下来。

最后分析这些转录因子所结合的DNA片段序列，从而找到该转录因子的在基因组上的识别序列，也就找到了该转录因子的作用基因。

荧光素酶做报告基因模式小鼠，一般是为了做活体成像实验。比如在一个细胞因子启动子下面放置荧光素酶基因。免疫 小鼠之后，有些细胞或器官表达该细胞因子同时表达荧光素酶。

通过注射荧光素酶底物可以检测荧光在小鼠体内的分布，从而得出该细胞因子在不同免疫条件下的表达情况。荧光素酶在癌症研究中也经常用。通过荧光活体成像可以研究肿瘤细胞的发生和转移。

报告基因很多。这里只是一点简要的介绍。不同的模式小鼠根据实验目的不同，可以做非常不同的设计。