Cre-loxP介導的遺傳操作技術，廣泛應用于譜系示蹤、基因異位表達和組織特異性基因敲除等研究，為了解器官發育、組織再生和疾病進程中體內細胞行為和基因功能提供了關鍵依據。然而，Cre-loxP介導的遺傳操作技術長期存在的缺陷和不足，已成為阻礙特定基因功能研究的瓶頸。

目前存在的主要缺陷和不足表現在：持續活化的Cre敲除基因的效率較高，但敲除基因的時間點不可控，導致基因敲除可能發生在發育早期或非預期的實驗時間窗。誘導型CreER雖具有時間可控性，提高了遺傳操作的精確度，但敲除基因效率較低。為了提高誘導型CreER的基因敲除效率，需要高劑量且多次給予tamoxifen誘導，這不僅對實驗小鼠有毒副作用、長期影響其健康狀況，而且會引起基因敲除以外的一些混淆的表型。

2月17日，The EMBO Journal在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）周斌團隊的研究成果 Generation of a self-cleaved inducible Cre recombinase for efficient temporal genetic manipulation（封面文章）。該研究構建了一種新的誘導型Cre重組酶，可通過自我剪切將誘導型CreER轉變成持續活化的Cre，實現時間可控的高效遺傳操作。

這種新型Cre重組酶結合了誘導型CreER和持續活化的Cre重組酶的優點，既提高了重組效率又具有時間可控性，彌補了傳統CreER和Cre重組酶介導的遺傳操作技術的缺陷，突破了長期阻礙基因功能研究的瓶頸，可廣泛應用于器官發育、組織再生和疾病進程中的基因功能研究。
 

南模生物為該研究構建了Npr3-sCreER,Npr3-CreER,Col1a2-sCreER, Col1a2-CreER, R26-LZLT小鼠模型。

為了彌補傳統CreER和Cre重組酶介導的遺傳操作技術存在的缺陷，周斌團隊研究人員構建了一種可自我剪切的誘導型CreER（self-cleaved inducible CreER, sCreER）重組酶，在ER表達盒的兩側插入兩個loxP位點，經tamoxifen誘導后，sCreER重組酶入核與ER兩側的loxP位點發生重組，通過自我剪切的方式由誘導型CreER轉變為持續活化的Cre重組酶。sCreER重組酶介導的遺傳操作，在降低tamoxifen用藥劑量、減少給藥次數、減輕對實驗小鼠毒副作用的同時，實現高效率且時間可控的基因敲除。

利用這種新型的Cre重組酶，研究人員構建了心內膜細胞表達的Npr3-sCreER和成纖維細胞表達的Col1a2-sCreER轉基因小鼠，并與傳統Npr3-CreER和Col1a2-CreER轉基因小鼠進行了比較。與易于重組的等位基因如R26-tdTomato發生重組時，sCreER與傳統CreER的重組效率無顯著差異。而與相對難以重組的R26-Confetti、R26-LZLT（周斌組新構建的一種報告基因R26-loxP-ZsGreen-loxP-tdTomato）、R26-GFP或VEGFR2flox/flox等位基因發生重組時，sCreER的重組效率顯著高于傳統CreER。與傳統CreER相比，sCreER顯著提高了誘導基因表達或敲除的重組效率，能夠實現時間可控且高效的體內基因組修飾，將會推動器官發育、組織再生和疾病進程中特定細胞譜系的基因功能研究。
 

sCreER重組酶通過自我剪切由CreER轉變成Cre的原理圖

據悉，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）周斌研究員是本文的通訊作者。此項研究還得到了南京醫科大學季勇教授、南方醫科大學喬增勇教授和香港中文大學呂愛蘭教授等的大力支持。

文章鏈接：
https://www.embopress.org/doi/pdf/10.15252/embj.2019102675