免疫细胞Cre工具鼠

鼠来宝生物
2026-11-03

导语 通过选用合适的免疫细胞特异性Cre品系,研究者能够在目标细胞类型中精准敲除或标记基因。但免疫Cre品系繁多,如何根据研究目的在"效率"与"特异性"之间做出最优选择,成为实验设计中的关键挑战。本文系统梳理了髓系与淋系细胞常用的Cre工具鼠品系,从表达特点、重组效率、靶向特异性及主要应用场景等维度进行解析,以期为研究者的品系选择提供参考。

一、简介

免疫细胞Cre工具鼠是基于Cre-loxP系统的条件性基因编辑小鼠,通过免疫细胞特异性启动子驱动Cre表达,实现特定细胞类型中的基因敲除或标记。根据靶向细胞类型的不同,这些工具鼠可分为髓系(Myeloid)与淋系(Lymphoid)两大类:

靶向细胞两大类

● 髓系细胞:包括单核细胞、巨噬细胞(含小胶质细胞、库普弗细胞等组织驻留巨噬细胞)、树突状细胞(DC)、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞等

● 淋系细胞:包括B细胞、T细胞(CD4⁺、CD8⁺、γδT、NKT等)及NK细胞等

这些工具鼠广泛应用于免疫细胞发育与功能研究、自身免疫病机制探索、感染免疫应答、肿瘤微环境调控,以及谱系示踪和靶向治疗策略验证等领域。

造血干细胞向髓系与淋系细胞的分化谱系

图1 造血干细胞向髓系与淋系细胞的分化谱系

图源:https://blog.cellsignal.com/immunology-what-cells-have-a-myeloid-lineage-and-how-are-they-identified

二、髓系细胞Cre工具鼠分类

(1)Lyz2-Cre

表达特点

● 髓系研究中最经典、最常用的品系,重组效率高;

● 主要靶向先天免疫细胞,包括常驻肺泡巨噬细胞(100%)、肺间质巨噬细胞(100%)、中性粒细胞(100%)、单核细胞(68%-86%)、树突状细胞(DC)(50%)和嗜酸性粒细胞(20%)【1】;

● 该品系存在约20%的肺泡上皮细胞(主要为AT2细胞)泄漏【2】。

主要应用

● 研究整体髓系细胞功能

● 巨噬细胞和中性粒细胞在炎症和免疫反应中的功能探索

常用品系

● B6.129P2-Lyz2tm1(cre)Ifo/J-JAX:004781

【26】

图2 实验结果示例【26】

(2)Cx3cr1-Cre

表达特点

● Cx3cr1在单核细胞、巨噬细胞、小胶质细胞、Th1细胞、CD8+ T效应细胞/记忆细胞、NK细胞、γδT细胞和DC细胞中均有表达【3】;

● 该品系对脑内小胶质细胞的重组效率极高(皮层99.2±0.3%,海马99.8±0.16%),且基本不泄漏至神经元或星形胶质细胞【4】;

● 不标记中性粒细胞,但还会靶向肥大细胞和树突状细胞;

● 腹膜巨噬细胞重组效率为70%-80%,但肺泡灌洗液(BAL)巨噬细胞、脾脏巨噬细胞及外周血单核细胞中效率相对较低(40%-60%)【5】。

主要应用

● 追踪胎儿发育期间单核细胞/巨噬细胞的命运追踪

● 巨噬细胞特异性基因敲除或巨噬细胞清除模型构建

常用品系

● B6J.B6N(Cg)-Cx3cr1tm1.1(cre)Jung/J-JAX:025524

● B6.129P2(Cg)-Cx3cr1tm2.1(cre/ERT2)Litt/WganJ-JAX:021160

【4】

图3 实验结果示例【4】

(3)Csf1r-Cre

表达特点

● 在小鼠各组织的单核/巨噬细胞中广泛表达,包括肝脏、脾脏、肠道、心脏、肾脏和肌肉等;

● 特异性较差,在树突状细胞、粒细胞和T淋巴细胞中也能检测到由Cre活性【5】;

● 杂交Rosa26-YFP报告基因小鼠后,肾脏、肝脏、脾脏、肺泡巨噬细胞表达YFP中位数分别为93.25%、92.45%、91.10%、94.70%,血液单核细胞为98.20%,骨髓单核细胞为93.90%【6】。

主要应用

● 单核/巨噬细胞发育谱系示踪

● 稳态与炎症状态中巨噬细胞调控基因的功能研究

常用品系

● C57BL/6-Tg(Csf1r-cre)1Mnz/J-JAX:029206

【1】

图4 实验结果示例【1】

(4)Cd68-rtTA

表达特点

● CD68-rtTA小鼠主要靶向肺间质巨噬(70%-80%),同时标记中性粒细胞(58%)、单核细胞(60%-70%)和树突状细胞(70%);

● 几乎不标记常驻肺泡巨噬细胞,且不影响NK细胞,淋巴细胞、内皮细胞或上皮细胞【2】;

● 诱导型CD68-rtTA小鼠对巨噬细胞的特异性增强。

主要应用

● 肺部间质巨噬细胞功能研究

● 与其他巨噬细胞靶向工具鼠联用,以区分不同肺巨噬细胞群体

(5)Clec4f-cre

表达特点

● Clec4f-Cre是肝脏库普弗细胞(Kupffer cells, KCs)的高度特异性工具鼠,不影响单核细胞来源KCs(MoKCs)和肝被膜巨噬细胞(LCMs)【7】;

● 在肝脏KCs中重组效率约为90%,而在肝实质、结肠,皮肤,肾脏和脂肪等组织中均未检测到Cre活性【8】;

主要应用

● 精准区分肝脏驻留巨噬与浸润单核巨噬的独立功能

● 库普弗细胞发育与稳态的谱系示踪研究

常用品系

● C57BL/6J-Clec4fem1(cre)Glass/J-JAX:033296

【27】

图5 实验结果示例【27】

(6)Cd11c-Cre (Itgax-cre)

表达特点

● 主要靶向经典树突状细胞(cDCs)和浆细胞样树突状细胞(pDCs),也在单核/巨噬细胞、部分造血干/祖细胞(HSCs)和共同淋巴样祖细胞(CLPs)中表达,导致超过50%的白细胞都出现了Cre的表达;

● 与报告小鼠杂交后,cDC重组率为96%,pDC为86%,淋巴细胞重组率较低(T细胞6%,B细胞5%);

● 在髓系细胞中,外周血单核细胞约20%-35%,NK细胞为12%,粒细胞低于1%,肺泡巨噬细胞>90%,脾脏红髓巨噬细胞约70%【9-10】。

主要应用

● 树突状细胞基因功能研究(需接受巨噬细胞共敲)

● CD11c+抗原呈递细胞在肿瘤微环境中的功能研究

常用品系

● B6.Cg-Tg(Itgax-cre)1-1Reiz/J-JAX:008068

(7)Zbtb46-Cre (zDC-Cre)

表达特点

● 主要靶向cDC1和cDC2,不标记pDC、单核细胞和NK细胞,但在内皮细胞中有表达;

● zDC-Cre雌性cre小鼠重组效率高于雄性;

● 有研究显示,约95%的zDC-Cre雌性小鼠与floxed等位基因雄性杂交后代携带生殖系缺失,约5%的zDC-Cre雄性小鼠后代携带生殖系缺失【11】。

主要应用

● cDC特异性条件性基因敲除

常用品系

● B6.Cg-Zbtb46tm3.1(cre)Mnz/J-JAX:028538

【28】

图6 实验结果示例【28】

(8)Tmem119-CreERT2

表达特点

● 特异性靶向脑实质小胶质细胞,他莫昔芬给药10天后,大脑皮层和海马体区域小胶质细胞标记特异性接近100%【12】;

● 杂合小鼠在小胶质细胞中的重组效率约50%,纯合子提升至66.1±6.47%【13】

● 在未给药时几乎未检出自发重组

主要应用

● 成年静息状态脑实质小胶质特异性基因敲除

● 小胶质细胞谱系示踪

常用品系

● C57BL/6-Tmem119em1(cre/ERT2)Gfng/J-JAX:031820

【12】

图7 实验结果示例【12】

(9)S100A8-Cre(Mrp8-Cre)

● 由人源S100A8 (MRP8)启动子驱动Cre表达的随机转基因小鼠,主要在中性粒细胞和单核细胞表达。转基因序列整合至5号染色体,导致宿主基因组缺失44 kb,Serpine1基因和部分Ap1s1基因被删除,可能破坏这两个基因的表达。

表达特点

● 脾脏、外周血和骨髓粒细胞中Cre重组效率约为80%,10%-20%的粒细胞-巨噬细胞祖细胞(GMPs)存在Cre活性。【14】

● 在巨噬细胞、树突状细胞、NK细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞或嗜酸性粒细胞中几乎未发生重组【10】;

主要应用

● 中性粒细胞特异性基因功能研究

● 中性粒细胞外陷阱(NETs)相关机制研究

常用品系

● B6.Cg-Tg(S100A8-cre,-EGFP)1Ilw/J-JAX:021614

【10】

图8 实验结果示例【10】

(10)Ly6G-Cre

表达特点

● Ly6G特异性表达于小鼠中性粒细胞表面。在骨髓、脾脏和外周血中,中性粒细胞Cre活性为80%-90%,其他白细胞保持阴性;

● 在造血干细胞或祖细胞群体(包括GMPs)中均未检测到Cre活性,中性粒细胞特异性优于S100A8-cre【15】;

● 重组效率高度依赖floxed等位基因,在Acod1这一特定floxed等位基因上,Mrp8-Cre实现了有效敲除,而Ly6G-Cre几乎无效。

主要应用

● 中性粒细胞特异性基因功能研究

● 体内中性粒细胞活体成像与动态追踪

常用品系

● B6.129S-Ly6atm1.1(cre)Jmol/J-JAX:032621

● 髓系细胞Cre工具鼠对比

【29】

图9 实验结果示例【29】

髓系细胞Cre工具鼠对比

图片


髓系细胞Cre品系汇总

图10 髓系细胞Cre品系汇总

三、淋巴细胞Cre鼠分类

(11)Cd19-Cre

表达特点

● 特异性靶向B细胞谱系

● 重组效率,骨髓pro-B细胞约20%—30%,pre-B细胞约40%,成熟/再循环B细胞约80%—90%,浆细胞约90%—95%;脾脏滤泡B细胞约90%—95%,边缘区B细胞约边缘区B细胞;肠系膜淋巴结-生发中心B细胞约90%—95%;腹膜腔来源B1a细胞>95%,B1b细胞约95%【16】。

主要应用

● B细胞发育、体液免疫研究

● B细胞淋巴瘤、B细胞肿瘤免疫研究

常用品系

● B6.129P2(C)-Cd19tm1(cre)Cgn/J-JAX:006785

【16】

图11 实验结果示例【16】

(12)Mb1-Cre

表达特点

● 在非常早期的B细胞谱系阶段(pre-pro-B细胞),即CD19表达之前,EYFP+细胞仅在Mb1iCre/+R26-EYFP小鼠中观察到

● Mb1-iCre在T细胞存在异常的Cre活性,但频率很低

● 靶向B细胞谱系,重组效率约90%,骨髓pre-pro-B细胞重组效率偏低【16】

主要应用

● B细胞早期发育研究

● 自身免疫病B细胞致病机制

常用品系

● B6.C(Cg)-Cd79atm1(cre)Reth/EhobJ-JAX:020505

(13)hCD2-iCre

表达特点

● 由人类CD2启动子驱动的转基因小鼠,由hCD2-iCre介导的基因缺失几乎发生在所有成熟T细胞、B细胞(>96%)和NKT细胞(>83%),在巨噬细胞和粒细胞的Cre活性极低(<5%)。

● 但也有报道在的共同淋巴祖细胞(≥27%)、NK细胞前体(≥55%)、未成熟NK细胞(≥49%)、脾脏NK细胞(约36%)、所有pDC及约20% cDC中hCD2-iCre能介导报告基因重组【17】。

主要应用

● 研究T-B协同免疫应答、体液-细胞免疫联合缺陷

● 淋巴细胞发育、淋巴细胞肿瘤及感染免疫研究

常用品系

● B6.Cg-Tg(CD2-icre)4Kio/J-JAX:008520

【17】

图12 实验结果示例【17】

(14)Lck-Cre(dLck-icre)

表达特点

● 其重组特异性仅限于T细胞,非T细胞(NK细胞、B细胞和单核细胞)中未检出重组现象;

● 在外周T细胞群中,CD8+T细胞群重组效率高于CD4+T细胞群(分别为90%和75%)。3779品系能够在T细胞谱系中实现高外显率(highly penetrant)但并非100%的重组【18】。

● 少量γδT细胞(3.8±1.2%)、MAIT细胞(31.8%±6.4%)和iNKT细胞(26.5%±4.7%),同样发生重组【19】。

主要应用

● 胸腺T细胞发育、成熟T细胞功能研究

● CD4+/CD8+T、iNKT或γδT细胞体内功能

常用品系

● B6.Cg-Tg(Lck-icre)3779Nik/J-JAX:012837

【18】

图13 实验结果示例【18】

(15)Cd4-Cre

表达特点

● 在αβT细胞谱系中敲除效率接近100%,包括CD4+/CD8+(DP)、CD4+或CD8+(SP)胸腺细胞,及外周αβT细胞。iNKT细胞也表现出约90%的重组率;

● 在γδT细胞中表现出嵌合重组,不同组织重组率为25%-70%,肝脏重组率最高【20】;

● Cre蛋白仅在外周CD4+T细胞中表达,而未在CD8+T细胞中表达;

● CD4-Cre小鼠在肺泡巨噬细胞(AMFs)、肺泡上皮细胞(AECs)和支气管上皮细胞(BECs)中也表现出高效的Cre介导重组【21】。

主要应用

● T细胞DP阶段基因功能研究

● T细胞相关肿瘤免疫、自身免疫疾病研究

常用品系

● B6.Cg-Tg(Cd4-cre)1Cwi/BfluJ-JAX:022071

【20】

图14 实验结果示例【20】

(16)Cd8α-cre(E8I-Cre)

表达特点

● 其表达起始于CD24loCD8+SP胸腺细胞,特异性靶向CD8+T细胞;

● 与报告基因杂交后,小鼠脑中超过95%的ZsGreen+细胞为CD3+CD8+T细胞,20%的Cd8α+DCs表达ZsGreen,CD3+B220+细胞及CD4+T细胞的比例均不到1%【22】;

● 与报告小鼠Ai14杂交后,子代脾脏CD8+T细胞表现出高水平的红色荧光(95.4%±1.5%)【23】。

主要应用

● 成熟CD8+T细胞基因功能

● 肿瘤免疫、感染免疫、自身免疫等淋巴细胞免疫研究

常用品系

● C57BL/6-Tg(Cd8a-cre)1Itan/J-JAX:008766

【21】

图15 实验结果示例【21】

(17)Foxp3-Cre

表达特点

● 雄性Foxp3Cre/Y存在生殖系泄露,子代出现全身性敲除,并非Treg特异性cKO,繁育尽量避免用雄性Cre阳性鼠作为父本【24】;

● 在多种免疫细胞类型中表现出不同程度(2%–10%)的异位重组,包括B细胞、T细胞、髓系细胞和骨髓前体细胞;

● 文献报道,雌性Foxp3-YFP-Cre小鼠需要达到Cre纯合表达,才能有约100%的Treg细胞发生重组。尽管有证据表明,Cre等位基因的母系遗传可能会增加异位重组的频率【25】

主要应用

● Treg特异性基因敲除

● Treg谱系示踪

常用品系

● B6.129(Cg)-Foxp3tm4(YFP/icre)Ayr/J-JAX:016959

● 淋巴细胞Cre工具鼠对比

【24】

图16 实验结果示例【24】

淋巴细胞Cre工具鼠对比

图片
淋巴细胞Cre品系汇总

图17 淋巴细胞Cre品系汇总

四、参考资料

【1】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5705560/#S3;

【2】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9743186/?f_link_type=f_linkinlinenote&flow_extra=eyJpbmxpbmVfZGlzcGxheV9wb3NpdGlvbiI6MCwiZG9jX3Bvc2l0aW9uIjowLCJkb2NfaWQiOiIyNmVkMWE4NDNhNWFkZWJlLTUwZGMxY2VjNGRkNDk5YzAifQ%3D%3D#sec24;

【3】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5833124/#sec2

【4】https://www.eneuro.org/content/6/4/ENEURO.0114-19.2019

【5】https://link.springer.com/protocol/10.1007/978-1-4939-7837-3_24

【6】https://yike.cbpt.cnki.net/portal/journal/portal/client/paper/4b5f90fdf4502f87476cdd949276de3e

【7】https://elifesciences.org/articles/107023#fig2s1

【8】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8803331/

【9】https://rupress.org/jem/article-abstract/204/7/1653/46828/Notch-RBP-J-signaling-controls-the-homeostasis-of?redirectedFrom=fulltext

【10】https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022175914001549

【11】https://www.jax.org/strain/028538

【12】https://www.eneuro.org/content/6/4/ENEURO.0448-18.2019.long

【13】https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)01042-2?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2211124723010422%3Fshowall%3Dtrue

【14】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9020256/?f_link_type=f_linkinlinenote&flow_extra=eyJkb2NfcG9zaXRpb24iOjAsImRvY19pZCI6IjEyYTg1YmZhNWU2ZDE2YWMtNjViMTJiMGY0NmJmYmQzZSIsImlubGluZV9kaXNwbGF5X3Bvc2l0aW9uIjowfQ%3D%3D

【15】https://www.nature.com/articles/nmeth.3322

【16】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7943778/?f_link_type=f_linkinlinenote&flow_extra=eyJpbmxpbmVfZGlzcGxheV9wb3NpdGlvbiI6MCwiZG9jX3Bvc2l0aW9uIjowLCJkb2NfaWQiOiJmODA0ZjZkNDkxMTA5MDU1LTkyYTU4MjY4YzMxNmI3NmIifQ%3D%3D

【17】https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0124661

【18】https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15905512/

【19】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8612026/?f_link_type=f_linkinlinenote&flow_extra=eyJkb2NfaWQiOiIzMTljNWFjNWQxNjQ5NWZhLTYyZWU1YTlhNjcwOWUwMDIiLCJpbmxpbmVfZGlzcGxheV9wb3NpdGlvbiI6MCwiZG9jX3Bvc2l0aW9uIjowfQ%3D%3D

【20】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6702086/

【21】https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz4468#sec-4

【22】https://www.jax.org/strain/008766

【23】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10803070/

【24】https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6912351/?f_link_type=f_linkinlinenote&flow_extra=eyJpbmxpbmVfZGlzcGxheV9wb3NpdGlvbiI6MCwiZG9jX3Bvc2l0aW9uIjowLCJkb2NfaWQiOiI1ZmJmYTAyOGJkZmVkMDU1LWJmYmZjMmU2NDVhZWFlOWIifQ%3D%3D#sec3-cells-08-01309

【25】https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/imm.13153

【26】https://www.nature.com/articles/s41598-020-59970-9

【27】https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(19)30368-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1074761319303681%3Fshowall%3Dtrue

【28】https://rupress.org/jem/article/213/4/517/41955/Absence-of-MHC-class-II-on-cDCs-results-in

【29】https://www.nature.com/articles/nmeth.3322

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