人类基因组中约有两万八千个编码蛋白基因，另外还包含了很多尚未定位的同样行使重要功能的非编码RNA基因和DNA调控元件。解读所有这些组分的功能对于认识人类生物学及疾病具有重大的理论意义和应用价值。小鼠和人有超过99％的基因同源。通过遗传分析方法研究小鼠基因对揭示人类基因功能，发现疾病相关基因有非常重要的参考价值。然而，传统的基因剔除、ENU化学诱变等用于哺乳动物的遗传分析方法效率低、花费大，难以大规模地分析基因功能。转座子已在低等生物中被有效用于大规模地转基因和基因诱变分析，在对酵母、线虫和果蝇等模式生物的基因功能研究中起了重要作用。然而，由于缺少高效的转座系统，在哺乳动物中转座子的运用还相当有限。我们改造了一种来源于粉纹夜蛾的DNA转座子piggyBac(PB)，发现它不仅能在体外培养的哺乳动物细胞中，而且能在小鼠体内高效转座。我们发现利用PB转座介导的插入诱变能在小鼠体内有效地破坏基因功能。作为一种基因诱变工具，PB转座系统的优势在于：1)PB转座子能在生殖细胞中高效转座，可用简单的交配策略快速而高效地产生大量可稳定传代的带有单个PB插入的动物品系，从而绕过了传统的基因剔除等诱变方法所涉及的胚胎干细胞培养和动物手术等环节，大大节约了成本，并可实现对没有建立胚胎干细胞系的动物的基因诱变；2)利用反向PCR可方便地确定PB插入所在的基因组位置；3)PB插入广泛分布于基因组中，尤其偏好基因区；4)PB插入能有效破坏内源基因功能，与传统基因剔除诱变产生类似的表型；5)利用PB的精确切离可实现对突变表型的回复，从而进一步确定表型和基因的对应关系；6)可在交配过程中引入可见的遗传标记分别追踪转座子和转座酶，利用报告基因(如红色荧光蛋白基因RFP)可凭肉眼区分PB插入的纯合子和杂合子动物，从而提高鉴定基因型的效率，并进一步降低了成本；7)PB可与基因捕获技术相结合，借助LacZ等报告基因显示内源基因的表达谱。PB转座系统第一次提供了在哺乳动物基因组水平高效诱变基因的工具，有助于系统地研究基因功能。与此同时，我们分别在体外培养的哺乳动物细胞和小鼠体内建立了PB转座介导的转基因方法。作为一种新的转基因手段，PB转座系统的优势主要体现在：1)整合效率高；2)负载容量大，可同时携带含有多个基因的大片段DNA；3)转基因可长期稳定地表达；4)转基因以单拷贝形式整合，更易模拟内源基因的表达状况；5)可用非损伤性的可见标记代替PCR等传统方法在活体中跟踪转基因；6)易于确定整合位点。因此，PB转座系统不仅可作为哺乳动物及培养细胞的转基因工具，也是一种潜在的非病毒类基因治疗载体。我们的实验结果为在哺乳动物和其它脊椎动物中建立一个作为多功能遗传分析工具的高效转座系统迈出了关键性的第一步。我们希望PB转座系统的应用能进一步推动解析哺乳动物基因功能的进程，对人类生物学和疾病研究有所助益。