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iCyagen AI-基因编辑工坊智能体用户指南
2026-07-31 | iGeneEditor Agent Development Team
Gene Editing Designer
iCyagen AI-基因编辑工坊是聚焦细胞与动物实验场景的复合型基因编辑方案设计智能体，可自动化生成大小鼠基因敲除、点突变、细胞系敲除等多类型标准化编辑方案。覆盖基础科研、机制解析、功能验证等核心研究场景，旨在降低基因编辑方案的设计门槛，为科研人员提供高效、精准、可落地的智能化方案输出。
背景介绍和常见方案类型
iCyagen AI-基因编辑工坊 是聚焦细胞与动物实验场景的复合型基因编辑方案设计智能体，可自动化生成大小鼠基因敲除、点突变、细胞系敲除等多类型标准化编辑方案。覆盖基础科研、机制解析、功能验证等核心研究场景，旨在降低基因编辑方案的设计门槛，为科研人员提供高效、精准、可落地的智能化方案输出。
大小鼠常规敲除方案
支持大小鼠品系的基因敲除方案设计，类型覆盖完全性基因敲除、条件性基因敲除、ES胚胎干细胞条件敲除三类编辑模式，编辑方案可适配不同科研需求。
- 类型1：完全性基因敲除方案（Knockout, KO）
支持 C57BL/6JCya 小鼠、SD 大鼠品系，针对目标基因编码区核心片段进行靶向敲除，通过移码突变触发机体 NMD 降解等机制，实现该基因的全身性功能失活。 - 类型2：条件性基因敲除方案（Conditional Knockout, cKO）
支持 C57BL/6JCya 小鼠、SD 大鼠品系，借助Cre-LoxP 特异性重组酶系统，实现目标基因的组织、细胞特异性敲除。可规避全身敲除引发的胚胎致死缺陷，支持基因时空的精准调控，是靶基因精细化功能研究的模型方案。 - 类型3：ES细胞条件敲除方案（ES-cKO）
支持C57BL/6JCya小鼠品系，依托胚胎干细胞（ES）打靶技术，结合条件性敲除的策略，构建具有打靶精度高、脱靶风险低、嵌合率可控的动物模型。
设计方案前的特别提示：
- 所需参数：物种、基因名或NCBI基因ID、方案类型
- 提问示例：设计小鼠 Trp53基因 的 ES细胞条件敲除方案
小鼠microRNA敲除方案
专为microRNA研究设计的敲除方案策略，适配microRNA调控机制、疾病发生发展等多个研究场景，当前支持C57BL/6JCya、C57BL/6NCya小鼠品系的编辑。
设计方案前的特别提示：
- 所需参数：microRNA名称、小鼠品系
- 提问示例：构建 C57BL/6NCya小鼠 mir145 的 敲除方案
点突变方案
支持小鼠、大鼠及人类基因的突变编辑方案智能生成，突变类型覆盖单碱基替换、插入或删除等多种类型。可应用于疾病模拟、致病位点验证、基因功能位点解析等各类科研场景。
支持的物种与品系：
- 小鼠点突变：C57BL/6JCya、C57BL/6NCya
- 大鼠点突变：SD、F344、Wistar 等主流品系
- 小鼠人源化点突变：C57BL/6JCya、C57BL/6NCya
支持的突变类型：
单碱基替换、小片段插入、小片段缺失、插入+缺失复合突变
设计方案前的特别提示：
- 所需参数：物种、小鼠/大鼠品系、基因名或NCBI基因ID、具体突变位点信息
- 提问示例：构建 C57BL/6NCya小鼠 Trp53基因 的 点突变方案，自定义补充具体突变位点详情。
细胞系基因敲除方案
支持小鼠、大鼠、人类特定细胞系的基因敲除方案智能设计，严格匹配物种与细胞系背景，输出标准化、可落地的细胞基因编辑实验方案，适用于体外细胞功能验证、机制探究、药物靶点初筛。
设计方案前的特别提示：
- 所需参数：物种、基因名/NCBI基因ID、对应物种细胞系名称
- 提问示例：设计小鼠Trp53基因 在 SH-34细胞系 基因敲除方案
配套基础知识科普
1. 全身性基因敲除（KO）方案
定义：全身性基因敲除（Knockout，KO）是指通过基因编辑技术在整个生物体内敲除目标基因，使该基因在所有细胞中失活。
特点：
- 目标基因在全身所有组织均被敲除。
- 适用于研究基因在整个机体发育和功能中的作用。
局限性：
- 某些基因全身敲除会导致胚胎致死或严重发育缺陷，无法获得成体动物。
- 无法区分基因在不同组织或发育阶段的特异性功能。
应用场景：
- 基因功能的整体评估。
- 适合非致死性基因的研究。
2. 条件性基因敲除（CKO）方案
定义：条件性基因敲除（Conditional Knockout，CKO）是一种通过空间（组织）或时间特异性控制基因敲除的技术，避免全身敲除带来的致死或发育缺陷问题。
核心工具--flox小鼠（Flanked by loxP）：
- 在目标基因的关键外显子两侧插入两个同向的loxP位点，称为"floxed"基因。
- 单独的flox小鼠基因表达正常，不影响生理功能。
Cre/loxP系统：
- 搭配表达Cre重组酶的小鼠模型（常见Cre小鼠或CreERT2小鼠）进行杂交。
- Cre蛋白识别loxP位点，切除两者之间的外显子，实现基因敲除。
- 通过选择特定组织或时间表达Cre，实现组织/时间特异性敲除。
优势：
- 避免全身敲除导致的胚胎致死或发育缺陷。
- 精准研究基因在特定细胞类型或发育阶段的功能。
- 灵活控制敲除的空间和时间。
应用场景：
- 研究致死基因的组织特异性功能。
- 解析基因在复杂生物过程中的时空作用。
3. KO和cKO方案的对比
| 对比维度 | 全身KO | 条件性KO（CKO） |
|---|---|---|
| 基因敲除范围 | 全身所有细胞 | 特定组织或时间点的特定细胞 |
| 基因敲除方式 | 目标基因在整个机体中完全敲除 | 通过Cre-loxP系统，在特定组织/细胞中敲除 |
| 胚胎发育影响 | 可能导致胚胎致死或严重发育缺陷 | 避免全身致死，只在目标细胞敲除，正常发育 |
| 研究优势 | 适合非致死基因的整体功能研究 | 适合致死基因的组织/时间特异性功能研究 |
| 技术核心 | 直接敲除目标基因 | 通过Cre-loxP重组酶系统实现 |
总结：
当全身KO导致胚胎致死或发育缺陷时，必须采用条件性KO（CKO）策略，通过在目标基因关键外显子两侧插入loxP位点，并结合组织或时间特异性表达Cre重组酶，实现只在特定细胞中删除基因，从而避免全身敲除的致死性问题，精准研究基因功能。
高频专业词汇介绍
- Tandem Repeats（串联重复序列）
指的是基因组中一段DNA序列连续重复排列的结构，重复单元紧密相连。串联重复在基因组稳定性、调控以及遗传多样性中起重要作用。它们常见于微卫星DNA和某些基因调控区域。串联重复的长度和拷贝数变化可能导致遗传疾病或影响基因表达。 - NMD（Nonsense-Mediated mRNA Decay，无义介导的mRNA降解）
是一种细胞内的质量控制机制，用于识别并降解含有早期终止密码子（无义突变）的mRNA，防止产生截短且可能有害的蛋白质。 - 野生型 Littermates（野生型同窝动物）
指的是与基因编辑或转基因动物同窝出生但未携带目标突变的动物，通常作为对照组使用。使用野生型同窝动物可以有效控制遗传背景和环境变量，确保实验结果的准确性和可靠性。 - EM（Embryonic Mutation，胚胎期突变）
指"胚胎期突变"（Embryonic Mutation），即在胚胎发育早期通过基因编辑技术引入的基因突变。这种突变会存在于胚胎的所有细胞中，导致全身性（全身各组织）基因敲除或突变。 - Dot Plot 序列分析
Dot Plot（点图）是一种直观的序列比对和相似性分析方法，广泛应用于DNA、RNA或蛋白质序列的比较。它通过在二维坐标系中绘制点来显示两个序列之间的匹配关系，帮助研究人员快速识别序列中的重复、插入、缺失、倒位等结构特征。 - 序列GC含量分析
GC含量指的是DNA或RNA序列中鸟嘌呤（G，Guanine）和胞嘧啶（C，Cytosine）碱基所占的比例，通常以百分比表示。本方案设计采用滑动窗口分析：用固定大小的窗口沿序列滑动，计算每个窗口的GC含量，揭示局部GC含量变化。