條件性基因敲除小鼠的設計利用了Cre/LoxP或Flipe/Frt原理.它們都是位點特異性重組酶系統.這裏以Cre/LoxP系統為例.比如在待敲除的壹段目標DNA序列的兩端各放置壹個loxP序列,得到flox(flanked by loxP)小鼠.將flox小鼠與帶有細胞特異性表達Cre的小鼠交配繁殖,以獲得在特定細胞裏把目標基因敲除掉的小鼠,即條件性基因敲除小鼠.此外,若與控制Cre表達的其他誘導系統(比如CreERT2)相結合,還可以對某壹基因同時實現時空兩方面的調控.
Cre/loxP系統來源於噬菌體,可以介導位點特異的DNA重組.該系統含有兩個組成成分：壹個是壹段長34bp的DNA序列(LoxP序列),含有兩個13 bp的反向重復序列和壹個8 bp的核心序列.LoxP的方向由中間這8個堿基決定.這段LoxP序列是Cre重組酶識別的位點.令壹個組成部分是Cre重組酶.它是由噬菌體編碼的壹種由343個氨基酸組成的蛋白.Cre可以介導兩個LoxP位點的重組,從而引起兩個LoxP之間DNA序列的缺失.如果將Cre重組酶cDNA通過基因工程的手段置於組織或細胞特異性啟動子之下,可以得到Cre組織/細胞特異性表達的Cre小鼠,也叫Cre工具小鼠.跟Flox小鼠交配之後,可以得到條件性基因敲除小鼠.
所謂Flox小鼠是指在某個基因的某個外顯子兩側各放壹個LoxP序列.這段序列就是Flanked by LoxP,也就叫做Flox小鼠.這種Flox小鼠壹般要通過設計構建打靶載體、胚胎幹細胞重組、囊胚顯微註射、和嵌合體小鼠傳代來獲得.這種小鼠跟Cre工具小鼠交配,由於Cre的表達,介導兩個LoxP位點序列的重組,從而敲除兩個LoxP之間的序列.由於不同Cre工具小鼠的Cre表達有組織/細胞特異性,就可以達到在不同組織、細胞裏特異性敲除目的基因的目標.比如上皮細胞、胸腺細胞、T細胞、B細胞、心肌細胞、腸道、肺臟等.