Eine Knockout-Maus ist eine Maus bei der mittels einer genetischen Manipulation gezielt ein Gen deaktiviert wurde. Diese Manipulation geschieht an den embryonalen Stammzellen (von Mäusen), die dann in die Keimbahn einer Maus eingebracht werden. Es gibt inzwischen Knockout Mäuse für die unterschiedlichsten Forschungsgebiete. Mit Hilfe der genetisch veränderten Tiere können beispielsweise biologische Mechanismen untersucht werden. Außerdem eignen sie sich als Modelle für menschliche Erkrankungen oder für pharmakologische Fragestellungen.
Der Vorgang des Knockouts
Aus Blastozysten eines Inzuchtmäusestamms werden Stammzellen entnommen und in vitro vermehrt. Nun wird ein Inaktivierungsvektor durch homologe Rekombination in die noch undifferenzierten Stammzellen übertragen. Der Inaktivierungsvektor wir künstlich hergestellt und besteht aus einem eigentlichen Inaktivierungs - Gen und den zwei benachbarten DNA-Abschnitten.
Indem nicht nur das gewünschte Gen, sondern auch die benachbarten Abschnitte kopiert werden sichert man die Aufnahme der veränderten Sequenz an der korrekten Stelle des Mäuseerbgutes.
In der Regel wird der Sequenz noch ein positiver Marker angehängt. Meist wählt man hier eine Neomycinrestistenz. Dadurch hat man die Möglichkeit, später durch Gabe von Neomycin (ein Antibiotikum) zu sehen, welche Zellen die Sequenz eingebaut haben und welche nicht. Nur Zellen mit der Neomycinresistenz überleben.
Nach dem Transfer der Zellen in die Empfängermäuse entwickeln sich gemischtzellige Tiere (Chimären). Bei der Untersuchung des Erbgutes können die heterozygoten Tiere herausgefiltert werden. Durch Kreuzungen erhält man homozygote Tiere, bei denen also alle Zellen des gewünschten Gens zerstört – ausgeknockt sind.
Beispiele für Knockout-Mäuse
Biologische Mechanismen
- In der Chronobiologie werden Knockout-Mäuse benutzt um die Molekularen Mechanismen die hinter der circadianen Rhythmik stehen zu verstehen. Die Frage dabei ist, welchen Platz die Gene, die ausgeschaltet wurden und damit die von ihnen produzierten Eiweiße bei der Expression der circadianen Rhythmik einnehmen.(knockout: cry1; cry2; mper1, mper2, mper3)
Medizin
Bei vielen menschlichen Krankheiten ist der Hintergrund eine gestörte Genfunktion. Die Knockout–Mäuse sind hier ein ideales Krankheitsmodel. Durch die Möglichkeit Knockout–Mäuse schnell "herzustellen", ist es möglich Aussagen über die Rolle bestimmter Gene bei Krankheiten und ihren Behandlungen zu machen.