TBX6相关先天性脊柱侧凸小鼠模型

该模型采用了CRISPR/Cas9技术，创新性地结合了人类遗传学与动物基因编辑技术，首次在小鼠上重构了与人类疾病类似的遗传模式，在Tbx6基因上同时引入无效突变和promotor区域的亚效等位基因，并将二者结合，形成复合杂合突变并获得相应的脊柱畸形表型。该模型是国际上首创的复合杂合突变脊柱畸形表型，对于解释先天性脊柱侧凸的分子机制和发病过程具有极高的研究讨论价值。

该基因编辑小鼠将在屏障隔离环境（北京协和医院实验动物中心）内进行繁育、饲养及相关实验，其监督管理措施由动物中心负责。屏障隔离期间将保持清洁，保证其具有SPF级别清洁度，减少感染及发病几率。严格实验室管理，防止小鼠外泄，实验设计时将禁止其与野生型小鼠交配，保证编辑基因组序列不向自然界流通。上述措施将保证该动物模型的生物安全性，避免其影响生态环境。

1. 剂量依赖性的先天性椎体畸形复合遗传模型

使用小鼠胚胎的体内测定，我们展示了剂量依赖性的先天性椎体畸形复合遗传模型。该模型由Tbx6无效等位基因 (‒) 和亚等位基因（mh）组成。(A) 阿尔新蓝染色的E14.5小鼠胚胎的背面视图。显示了一个没有明显椎体畸形的胚胎。(B) 显示了一个具有椎体畸形的胚胎。红点和箭头分别表示椎体畸形和肋骨融合。比例尺为1mm。 (C) 在Tbx6 + / +，Tbx6 + / mh，Tbx6 mh / mh或Tbx6 + / ‒ 的E14.5小鼠胚胎中未观察到明显的椎体畸形，而Tbx6 mh / ‒ 胚胎表现出高穿透率的椎体畸形。样本量显示在下面的列中。****，P ＜0.0001。

2. 成年小鼠的Micro-CT结果

成年小鼠的Micro-CT结果。(A) 通过Micro-CT扫描显示成年小鼠的背侧和腹侧图像，未见明显椎体畸形。(B) 通过Micro-CT扫描显示一只具有椎体畸形的小鼠。 白色箭头和箭头分别指示椎体畸形和肋骨融合。(C) Tbx6 + / +，Tbx6 + / mh，Tbx6 mh / mh，Tbx6 + / + 和Tbx6 mh / ‒ 基因型的成年小鼠Micro-CT图像。 样本量显示在每列下方。 ****，P ＜0.0001。

FVB/NJ品系基因敲除小鼠。

采用CRISPR-Cas9技术编辑小鼠基因组。表 1中显示了小鼠基因组中指导RNA的靶标。我们混合了向导RNA和Cas9mRNA（每个RNA 10 ng /μl），注射到FVB / NJ品系小鼠的合子（每次注射编辑200个细胞）。取得F0小鼠后，与野生型FVB / NJ小鼠杂交以获得后代。我们使用来自脚趾的基因组DNA，通过PCR和Sanger测序对小鼠进行基因分型。用于扩增和测序的PCR引物在表 2中显示。

表 1. 小鼠基因组中单向导RNA（sgRNA）的靶序列。

表 2. 小鼠Tbx6基因分型的引物。

先天性脊柱侧凸即通过X线，MRI或手术证实的特定的先天性椎体异常而引起的脊柱侧凸。这种畸形出生后即发病，因而患者出现畸形较特发性脊柱侧凸早。早期发病使先天性脊柱侧凸患者很少能接受到早期最佳的治疗。由于形成的弯曲易于进展，并且患者仍有较长的生长期，所以容易产生较严重的畸形。先天性脊柱侧凸通常较僵硬，难于矫正。根据畸形的类型对脊柱侧凸进行分型，主要分为形成障碍，分节不良和混合畸形。形成障碍最典型的例子即半椎体；典型的分节不良为骨桥，即两个或多个椎体一侧或双侧的骨性连接；混合型即同一患者同时具有以上2种畸形。