title: Bioluminescence imaging based phenotyping of transgenic mice
Creators: name: Albayrak, Michaela
Publisher: name: :none
Year: 2019

description: Die Generierung transgener Tiermodelle hat die Erforschung von Genfunktionen, physiologischen Prozessen auf molekularer Ebene und Mechanismen von Krankheiten ermöglicht. Nicht-invasive optische Bildgebungsverfahren wie die Biolumineszenz-Bildgebung (2D BLI) erlauben die Untersuchung all dieser Bereiche unter Verwendung von Tieren, die zur Expression des Enzyms Luciferase als Reporter biologischer Prozesse erzeugt wurden. In dieser Arbeit wurden drei auf Firefly-Luciferase basierende transgene Mäusestämme mit den Namen Tg Thy 1.2-Luc, Tg SpC-Luc und Tg (Luc705) Split-Luc unter Verwendung der 2D-BLI-Technologie abgebildet, um ihren phänotypischen Status zu bestimmen. Darüber hinaus wurden die Organe von Mäusen zusätzlich nach Euthanasie zur Validierung der gewebe- und/oder organspezifischen Transgenexpression abgebildet. Alle drei transgenen Modelle wurden in vorhergehenden Arbeiten durch Mikroinjektion von DNA, welche das Firefly-Luciferase-Gen unter Kontrolle des jeweiligen Promotors enthält, erzeugt. Danach wurden diese mit B6-Albino-Mäusen verpaart, um die nächsten Generationen zu erhalten. Die Idee dieser Modelle war, sie nach Validierung ihres genotypischen und phänotypischen Status für gehirn- und lungenspezifische Transgenexperimente sowie für Spleißkorrekturstudien zu verwenden. D-Luciferin wurde als Luciferase-Substrat verwendet und jeder Maus subkutan injiziert, bevor das Lichtsignal von Luciferase-exprimierenden Mäusen durch 2D-Biolumineszenz-Bildgebung detektiert wurde. Auf diese Weise konnten wir die Lokalisation der Luciferase-Expression untersuchen und validieren, wo die Zielgene exprimiert wurden, so dass die phänotypisch und genotypisch positiven Tiere für andere nachfolgende transgenspezifische Experimente verwendet werden können. In unserer Studie konnten wir eine gehirnspezifische Transgenexpression in Tg Thy 1.2-Luc-Mäusen sowohl in den Ganzkörper- als auch in unseren Organbildern nachweisen. Bei den Tg SpC-Luc-Tieren haben wir eine lungenspezifische Luciferaseaktivität beobachtet. Es zeigte sich jedoch auch eine hohe Luciferase Aktivität in der Haut, welches leider das Lungensignal in den Ganzkörperbildern abdeckt. Eine lungenspezifische Expression konnte jedoch durch Bildgebung der Organe nachgewiesen werden. Im dritten Stamm, Tg (luc705) Split-Luc, fanden wir bei einigen Mäusen auch BLI-Signale, obwohl das Reportergen unterbrochen sein sollte. Hier wird in zukünftigen Studien untersucht werden, ob die Spleißkorrektur mit spleißkorrigierenden Oligonukleotiden die Signalintensität verändern würde oder nicht.
description: The generation of transgenic animal models has enabled the investigation of gene functions and physiological processes at the molecular level and mechanisms of diseases. Non-invasive optical imaging methods like bioluminescence imaging (2D BLI) allows the study of all these areas using animals generated to express the enzyme luciferase as a reporter of biological processes. In this work, three firefly luciferase based transgenic mice strains named Tg Thy 1.2-Luc, Tg SpC-Luc and Tg (Luc705) Split-Luc were imaged using the 2D BLI technology in order to determine their phenotypic status. Furthermore, the organs of mice were imaged additionally after euthanasia for the validation of tissue- and / or organ-specific transgene expression. All three transgenic models were generated in previous work by microinjection of the DNA encoding for firefly luciferase and the respective promoter. Afterwards these were mated with B6 Albino mice to obtain the next generations. The idea of these models was to use them after validation of their genotypic and phenotypic status for brain- and lung-specific transgene experiments as well as for splice-correction studies. In this work, D-luciferin was used as luciferase substrate and injected subcutaneously into each mouse before the light signal of luciferase-expressing mice was detected by 2D bioluminescence imaging. In this way, we were able to investigate localization of luciferase expression and validate where the target genes were expressed, so that the phenotypically and genotypically positive animals can be used for other subsequent transgene-specific experiments. In our study, we were able to detect brain-located transgene expression in Tg Thy 1.2-Luc mice both in whole-body and in the organ images. In the Tg SpC-Luc animals we have found lung specific expression, but in addition also a strong luciferase activity in the skin, which unfortunately covers the lung signal when conducting whole-body imaging. However, lung-specific expression was demonstrated by imaging explanted organs. In the third strain, Tg (luc705) Split-Luc, we also found BLI signals in some mice, although the reporter gene should be disrupted and dysfunctional. Future studies will show whether the splicing correction with splice correcting oligonucleotides would specifically change the signal intensity or not.