本期和大家见面的是两款荧光标记Reporter大鼠模型，先让小赛带大家了解一下荧光蛋白和Reporter模型。
绿色荧光蛋白（GFP）
在20世纪60年代，科学家从水母中首次发现了绿色荧光蛋白（GFP），这种蛋白在蓝光照射下能发出明亮的绿光，如同生物体内的微型灯泡。GFP的发现引发了生物学领域的“绿色革命”，其基因序列被成功解析，并在大肠杆菌、秀丽线虫和小鼠等非原生生物中实现了表达[1]。科学家们随后发现了YFP、RFP、EGFP、DsRed、mCherry和tdTomato等荧光蛋白的变种或新型荧光蛋白，并通过将这些荧光蛋白与目标基因融合，成功地在大小鼠体内实现了基因转录的跟踪和蛋白质的定位，这些发现极大地推动了生物学研究的进展。
图1 不同荧光蛋白对应的激发波长和发射波长[2]
报告基因（Reporter）模型
报告基因（Reporter）小鼠是一种用于实时监测基因表达和标记、追踪特定细胞类型或组织的模型生物，其目的基因特定位置被引入了报告基因，报告基因可以是荧光蛋白、荧光素酶或LacZ等。其中，EGFP和tdTomato等荧光蛋白因其亮度高、稳定性好以及光谱特征与兼容性良好等优点，在小鼠体内得到了广泛应用[3-4]。结合Cre/LoxP重组酶系统，Reporter小鼠极大地推动了细胞生物学的研究。然而，在神经生物学、行为学、高阶脑功能以及器官发育或移植等特殊领域，利用Reporter小鼠作为研究模型仍存在一定的局限性[5]。
图2 多样化的Reporter工具鼠及其构建策略[6]
报告基因（Reporter）大鼠的优势
相较于小鼠，大鼠的脑容量更大，感觉和运动系统更复杂，社会行为更丰富。大鼠的脑容量是小鼠的三倍，这意味着其神经元数量更多、分布更复杂，因此能更好地模拟人类的神经系统，适用于神经解剖学和电生理学研究。大鼠的复杂感觉、运动系统和丰富社会行为使其成为研究社会互动、交流和合作等问题的理想模型。此外，大鼠的体型较大，生理结构与人类更为相似，这使得在手术干预、抽血、器官或组织取样移植的研究以及生理、毒理和药理评价方面，大鼠比小鼠具有更大的优势，能更好地应用于体内外成像技术[7-8]。然而，由于大鼠的繁育、胚胎冻存和基因标记操作技术存在限制，可用的Reporter大鼠模型数量远不及小鼠，这在一定程度上限制了相关研究领域的进展。
图3 凝血途径示意图[7]
赛业生物利用其在大鼠繁育、胚胎冻存和基因编辑技术方面的优势，成功研发了多种Reporter大鼠和Cre工具鼠模型。这些新型模型与现有的Reporter小鼠模型相互补充，进一步拓宽了Reporter模型的应用领域，以满足各种研究需求。
全身性绿色荧光Reporter模型——SD-CAG-EGFP大鼠
SD-CAG-EGFP大鼠（产品编号：CR002）是一种绿色荧光Reporter模型，通过转基因技术将EGFP基因表达元件整合到Crl:CD(SD)大鼠基因组中。其EGFP基因表达受全身性强启动子CAG启动子的调控。实验结果显示，SD-CAG-EGFP大鼠的几乎所有组织都能发出强烈的绿色荧光信号。
图4 EGFP蛋白在SD-CAG-EGFP大鼠各组织和器官中的表达情况
条件性红色荧光Reporter模型——SD-ROSA26-LSL-tdTomato大鼠
SD-ROSA26-LSL-tdTomato大鼠（产品编号：CR003）是一种条件性激活红色荧光的Reporter模型。在该模型中，tdTomato基因表达元件被整合到ROSA26安全位点，并受CAG启动子的调控。正常情况下，其表达会被上游的LSL元件阻断，但可以通过Cre重组酶去除LSL元件以激活tdTomato的表达。SD-ROSA26-LSL-tdTomato大鼠在Cre重组酶的作用下，可以观察到几乎所有组织器官中都会出现明显的红色荧光。
图5 红色荧光蛋白（tdTomato）在SD-ROSA26-LSL-tdTomato大鼠组织和器官中的表达
参考文献：
[1]Molecular Expressions. (n.d.). Fluorescent Proteins. Retrieved January 3, 2024, from https://micro.magnet.fsu.edu/primer/techniques/fluorescence/fluorescentproteins/fluorescentproteinshome.html
[2]FPbase. (n.d.). FPbase Spectra Viewer. Retrieved January 3, 2024, from https://www.fpbase.org/chart/
[3]Shaner NC, Campbell RE, Steinbach PA, Giepmans BN, Palmer AE, Tsien RY. Improved monomeric red, orange and yellow fluorescent proteins derived from Discosoma sp. red fluorescent protein. Nat Biotechnol. 2004 Dec;22(12):1567-72.
[4]Cormack BP, Valdivia RH, Falkow S. FACS-optimized mutants of the green fluorescent protein (GFP). Gene. 1996;173(1 Spec No):33-8.
[5]Li S, Chen LX, Peng XH, Wang C, Qin BY, Tan D, Han CX, Yang H, Ren XN, Liu F, Xu CH, Zhou XH. Overview of the reporter genes and reporter mouse models. Animal Model Exp Med. 2018 Apr 19;1(1):29-35.
[6]Kasatkina LA, Verkhusha VV. Transgenic mice encoding modern imaging probes: Properties and applications. Cell Rep. 2022 May 24;39(8):110845.
[7]Chenouard V, Remy S, Tesson L, Ménoret S, Ouisse LH, Cherifi Y, Anegon I. Advances in Genome Editing and Application to the Generation of Genetically Modified Rat Models. Front Genet. 2021 Apr 20;12:615491.
[8]OpenWetWare. (n.d.). Rats as Animal Models in Tissue Engineering. Retrieved January 3, 2024, from https://openwetware.org/wiki/Rats_as_Animal_Models_in_Tissue_Engineering
