Szczep myszy C57BL / 6 (B6) jest najczęściej używanym szczepem w badaniach biomedycznych, z prawie 25 000 artykułów w dokumentacji Pubmed jego użycie. Prawie połowa tych artykułów cytuje użycie C57BL / 6J (B6 / J), oryginalnego szczepu B6 z Jackson Laboratory (JAX), z którego pochodzą wszystkie inne pododmiany B6. W 1951 roku, po wysłaniu hodowców do National Institutes of Health, powstał pierwszy pododmian B6, C57BL / 6N (B6 / N). Setki pokoleń później odnotowano szereg różnic genetycznych i fenotypowych między B6 / J i B6 / N. W artykule omówiono, w jaki sposób powstały te różnice, problemy związane z traktowaniem podszczepów B6 jako równych sobie oraz nasz obecny stan wiedzy na temat tych różnic. Przedstawię również konkretne elementy działań, które pozwolą sobie radzić z nieuniknionym użyciem wielu pododmian B6 w badaniach inżynierii genetycznej oraz możliwości, jakie oferują pododmiany B6 w celu znalezienia nowych genów przyczyniających się do złożonych cech.

Teoretycznie, istota wrodzonego szczep jest taki, że każdy osobnik ma ten sam homozygotyczny allel dla każdej sekwencji DNA w genomie, a zatem jest genetycznie identyczny. Co więcej, powszechnym założeniem jest, że to utrwalenie jest genetycznie stabilne w czasie. W rzeczywistości bardzo mała część genomu między dowolnymi dwoma osobnikami zawsze będzie się różnić, częściowo z powodu unikalnej szczątkowej heterozygotyczności, która zapobiegła utrwalaniu podczas chowu wsobnego i spontanicznych mutacji, które wprowadzają heterozygotyczność de novo. Te zanieczyszczenia genomowe mogą ostatecznie zostać utrwalone i doprowadzić do powstania nowego podszczepu. To utrwalenie następuje szybciej, gdy niewielka liczba założycieli jest wykorzystywana do zakładania nowej kolonii B6 i może szybko przyczynić się do odchylenia w ulubionym fenotypie, a tym samym do powstania nowego pododmiana.

B6 Odmiana wsobna jest popularnym wyborem dla badaczy prowadzących badania behawioralne, ponieważ jest aktywna fizycznie, zdolna do uczenia się różnych zadań i często się rozmnaża. Co więcej, różnice fenotypowe między podszczepami B6 (czasami bardzo duże różnice) mogą oferować elastyczność w badaniu wielu zachowań. Różnice behawioralne między B6 / J i B6 / N w spożyciu etanolu i preferencjach zostały odnotowane na początku lat 80. i od tego czasu zostały powtórzone w co najmniej dwóch laboratoriach (przegląd w Bryant i wsp.1). Inne przykłady dużych, powtarzalnych różnic fenotypowych między B6 / J i B6 / N obejmują uczenie się strachu i niepokój, który jest większy w B6 / N niż w B6 / J, podczas gdy wrażliwość na ból i wydajność rotarod są większe w B6 / J niż w B6 / N.1,2 Te różnice pozwalają badaczom wybrać najbardziej odpowiednią pododmianę B6 do swoich eksperymentów. Na przykład, ponieważ szczep B6 / J łatwo pije etanol, szczep ten jest odpowiedni do badania manipulacji, które mają na celu zmniejszenie spożycia etanolu. Ponadto, ponieważ szczep B6 / N wykazuje duży stopień uczenia się strachu, ten szczep jest najbardziej odpowiednim wyborem do badania manipulacji, które mają zmniejszyć strach. Zaletą wyboru między podszczepami B6 w przeciwieństwie do innych szczepów wsobnych jest to, że wyniki mogą być bardziej przydatne w badaniach genetyki odwrotnej (np. Knockout i transgenics), które w przeważającej mierze wykorzystują myszy B6. Jednak badacze nie zawsze zgłaszają konkretny zastosowany pododmian, co utrudnia ustalenie, który z nich jest odpowiedni dla określonego fenotypu.

Projekt Knockout Mouse (KOMP) to międzynarodowa inicjatywa mająca na celu stworzenie myszy z mutacjami zerowymi. dla każdego genu kodującego białko w genomie myszy.3 Szczep B6 / N został wykorzystany do wyboru linii embrionalnych komórek macierzystych (ES) do przenoszenia tych mutacji, prawdopodobnie ze względu na jego techniczną przewagę nad B6 / J.4. konkretny podrzędny B6 / N używany w KOMP nie jest do końca jasny. Przed pojawieniem się KOMP, większość badań inżynierii genetycznej wykorzystywała komórki ES z podgrupy 129 pochodzenia do noszenia mutacji, głównie z powodu wysokiego wskaźnika sukcesu transmisji linii zarodkowej po wstrzyknięciu blastocysty. Użycie B6 / N ma dwie dostrzegalne zalety. Po pierwsze, nie ma już potrzeby krzyżowania wstecznego zmutowanych myszy z B6 w celu stworzenia myszy z wrodzonym pochodzeniem izogenicznym – jest to zarówno kosztowne, jak i czasochłonne. Po drugie, krytyka, że polimorfizmy w regionie kongenicznym, który flankował mutację, może powodować fenotyp5, jest już nieaktualna. Jeśli jednak do wprowadzenia mutacji i krzyżowania wstecznego nie zostanie użyty dokładnie ten sam podszczep B6, nadal istnieje powód do obaw, że mieszane tło lub region kongeniczny mogą odpowiadać za wyniki.

Analizując niedawne duży zbiór danych dostarczający SNP wśród podszczepów B6, istnieje około 150 SNP z homozygotycznymi wywołaniami, które odróżniają B6 / J od B6 / N, w zależności od porównania konkretnego podszczepu.Z drugiej strony, podszczepy N wydają się być znacznie bardziej do siebie podobne, różniąc się jedynie 10–20 homozygotycznymi SNP z kilkuset tysięcy.6 Niedawno opublikowane dane sekwencjonowania nowej generacji C57BL / 6J i C57BL / 6NJ (podszczep N który jest obecnie wyhodowany w JAX) z Wellcome Trust Center w Sanger Institute ujawnia znacznie więcej potencjalnych zmienności genetycznej.7,8 Nawet biorąc pod uwagę nieynonimowe kodowanie SNP, istnieje ponad 80 połączeń SNP o wysokim poziomie pewności i ponad 400 przypuszczalnych. Ponadto istnieją tysiące innych SNP, które mogą wpływać na poziomy transkrypcji i wariantów składania oraz warianty strukturalne lub warianty liczby kopii. Zapytanie dotyczące tego zbioru danych jest dostarczane przez Wellcome Trust pod adresem http://www.sanger.ac.uk/cgi-bin/modelorgs/mousegenomes/snps.pl. Oczywiste jest, że różnice genetyczne między B6 / J i B6 / N są dość rozległe i najprawdopodobniej przyczyniają się do zmienności fenotypowej. Tak więc, jeśli mutacja wygenerowana przez KOMP (pochodząca z B6 / N) zostanie umieszczona na tle B6 / J, nadal istnieją te same problemy, które uważano za przezwyciężone w przypadku komórek B6 / N ES: fenotypowy efekt mutacji KOMP może zależeć na mieszanych tłach B6 / J i B6 / N lub efekt przypuszczalnie spowodowany mutacją KOMP może w rzeczywistości być spowodowany przez wariant genetyczny N / J, który jest w nierównowadze sprzężenia z mutacją zerową na tle wrodzonym.

W miarę powiększania się listy wariantów wyróżniających pododmiany B6, jakie działania powinni podjąć badacze, aby rozwiązać potencjalne problemy, których można się spodziewać po zastosowaniu podstawowego szczepu B6, innego niż szczep KOMP B6 / N? Przede wszystkim istnieje potrzeba dokładnego udokumentowania, które podszczepy są wykorzystywane do generowania komórek ES i krzyżowania wstecznego oraz traktowania tych podszczepów jako różnych szczepów, a nie jako równych. Po drugie, byłoby niezwykle pomocne dla tych badaczy, którzy podejrzewają, że ich poprzednie odkrycia mogą być wyjaśnione różnicami między podgrupami B6, aby uwzględnić tę możliwość i zgłosić wszelkie zrewidowane wnioski.9 Ponadto wybór podstawowego szczepu B6 do badań inżynierii genetycznej powinien być dostosowane do konkretnego fenotypu. Jeśli szczep B6 / J musi być użyty jako tło, sekwencjonowanie granicy wrodzonej flankującej transgen i porównanie tych wyników z najnowszymi danymi z sekwencjonowania określi, ile genów polimorficznych w regionie kongenerowym może potencjalnie wpłynąć na fenotyp.

Chociaż różnice genetyczne między pododmianami B6 stwarzają problemy w przypadku odwrotnych badań genetycznych, te same różnice dają możliwość dalszych badań genetycznych, które rozwijają się dzięki zmienności genetycznej i fenotypowej. Identyfikacja regionów genomowych zawierających warianty B6 związane z wariancją cechy (loci cech ilościowych) może szybko doprowadzić do identyfikacji genów zawierających warianty genetyczne. Ponieważ tła genetyczne między dowolnymi dwoma podszczepami B6 są prawie identyczne, większość genomu można wyeliminować, rozważając, które geny leżą u podstaw QTL. Przydatność tego podejścia dla pododmian B6 nie została jeszcze przetestowana i będzie zależeć zarówno od ilości, jak i rozmieszczenia zmienności genetycznej leżącej u podstaw QTL. Jeśli SNP są bardzo obfite i szeroko rozpowszechnione w większości genów, to typowe problemy badań F2 będą nadal istnieć: niska rozdzielczość i setki genów do przeanalizowania. Jeśli jednak SNP są ograniczone do skończonej liczby genów, to może być możliwe zawężenie listy genów do znacznej liczby kandydatów. Niedawne badanie z użyciem C57BL / 6J i blisko spokrewnionych szczepów C57L / J i C58 / J sugeruje, że takie podejście będzie przydatne.10

Podsumowując, badacze muszą uważać na różnice między pododmianami B6, jeśli ich wkład do przodu i do tyłu podejście genetyczne do złożonych cech ma zostać w pełni zrealizowane. Jeśli naukowcy są przygotowani do zajęcia się tymi różnicami, mogą zminimalizować ich potencjalne zakłócające skutki, a jednocześnie zmaksymalizować szansę na odkrycie nowego genu. Zsekwencjonowanie genomów innych podszczepów B6 / J i B6 / N będzie ważne, ponieważ różnice behawioralne i genetyczne istnieją nawet w obrębie szczepów pochodzących z każdego z tych dwóch podstawowych pododmianów. odgrywają ważną rolę w zmienności fenotypowej wśród podszczepów B6, a zatem to pytanie można rozwiązać poprzez badania krzyżowe i inne podejścia, które próbują kontrolować środowisko podszczepu.