转基因动物是分子生物学与胚胎工程紧密结合而产生的基因工程动物，转基因动物技术已被公认为是继本世纪初出现的基因连锁分析，60年代出现的体细胞遗传技术与70年代出现的基因工程之后，将生命科学推上又一新高度的遗传学研究的第四代技术，自第一只转基因鼠问世，既标志着基因工程已由离体操作发展到离体与在体相结合的新阶段。是将分子、细胞、整体水平统一起来，将生物体复杂的多基因系统简化，在体外模拟单基因在体内的表现，从时间与空间四维水平观察整体效应，这一技术上的飞跃，使过去无法实现的梦想，变成了现实。
凡是用实验方法将外源基因导入并整合在细胞(包括生殖细胞)染色体上，正确表达和按照孟德尔定律传与后代的动物，称为转基因动物。至今制备转基因动物的技术虽只有十数年的发展历程，但已在生命科学领域，全方位的起着其它技术所无法替代的作用。1990年最先成功的是小鼠，随后转基因大鼠、家兔也成功，它们作为医学研究的模型，用于疾病的病因与发病机理和治疗的研究。不仅在基础，也在临床各学科日益得到广泛应用，从而使人类对疾病的认识大大前进了一步。1985年以后又出现转基因家畜，牛、羊、猪等大动物。
一、以胚胎为本的转基因动物技术：
传统的制备转基因动物的方法是将外源基因导入一细胞期或多细胞期的胚胎中，在胚胎细胞染色体上整合，成为细胞基因组的组成部分，伴随胚胎发育，使整个机体的细胞染色体上均带有外源基因，这一基因的正确表达和稳定遗传标志转基因动物个体建成，其中最关键的一环，是外源基因的导入。
1．显微注射法：是目前将外源基在导入胚胎应用最广的方法，其优点是外源DNA整合率高，溶量大，实验周期明显缩短，但是其整合多为多拷贝随机整合，易引起整合部位的突变而妨碍基因表达，或造成胚胎发育障碍，用以制备转基因动物的主要程序包括：制备有良好表达活性的目的基因，用显微注射装置将目的基因导入动物的受精卵雄性原核，将含有外源基因的受精卵移植入假孕养母的辅卵管，经过妊娠，分娩，再用分子杂交或PCR法，筛选出有外源基因整合的幼仔，得到转基因个体。
2．同源重组与基因"敲除" (knockout)： 用显微注射法转入的外源基因在动物体内表达后，其表型只是模拟外源基因在体内的功能，尽管这已是巨大的成就。再提高一步，使动物自身的某一基因失去功能，所出现的表型，才是基因功能最直接的证明。将经过改造的外源基因合在染色体相应基因的部位，使其失去活性是改造动物自身基因的有效方法，也称同源重组，基因打靶(genetargeting)，或定点整合。用这一方法，正常基因被无活性的基因"敲除"，制备基因敲除动物需要胚胎干细胞(ES)，小鼠的ES细胞(ES)，小鼠的ES细胞已体外培养成功，基因敲除小鼠已应用。
胚胎干细胞来源于胚胎囊胚期内细胞团(inner cell masses)，是多潜能细胞，移入胚胎囊胚腔时，可随胚胎发育而形成嵌合体，参与各组织器官(包括生殖腺在内)的分化。同时又具有体外培养细胞的所有特征，因此是构建转基因动物，特别是基因敲除动物时，将基因导入胚胎的桥梁，把含有同源序列的突变基因，导入小鼠ES细胞，经过筛选，得到同源重组的ES细胞系，再将细胞移入胚胎的胚泡，经妊娠，分娩，鉴定，便得到基因敲除小鼠。家畜的ES细胞体外培养还有困难，因此基因敲除还未成功。
为鉴定外源基因在ES细胞内有无发生同源重组，需要在构建基因时加入两个筛选标记，常用的是在目的基因5‘端特定区插入新霉素抗性基因oenr，在3‘端插入胸腺嘧啶激酶(TK)基因，以G418和GANC作双重筛选，即 + - 筛选法也称为"hit"and "run"法，此外也有用PCR法。等位基因双敲除的纯合子小鼠，需在基因中分别插入不同的抗性基因，如neo‘及hygBr (潮霉素B)，经二次ES细胞筛选，便可得到。
3．组织专一性表达与报告基因的应用：转基因动物模型是研究基因功能与表型的最有效手段，而目的基因表达的组织与细胞类型又是需要解决的先决条件。近年来，鉴定了一些组织专一性启动子，将它们与报告基因相连，如lacZ基因表达可使底物呈现兰色，Luciferase表达可使底物出现萤光，以及绿色萤光蛋白等。首先在转基因鼠体内证实报告基因表达的部位，此后这一启动因子便可用到其它基因的组织专一性也是空间专一性的表达中。如在心血管病研究中，在心房及心室均有活性的aMHC(aCardiac myosin heavy chain)gene启动子；心房专 一性ANF gene启动子；心室专一性的MLC-2启动子；传导组织专一性的Troponin-1 gene启动子等。在转基因动物血管平滑肌细胞与内皮细胞中表现活性的有preproendothelin-1启动子，在血管内皮细胞有活性的有tie启动子，在血管平滑肌细胞中有活性的有Sm 22a启动子等。
4.目的基因的诱导表达：用可诱导性的启动子，通过外加物质的诱导作用增强转基因的表达，这一方法早已用于制备转基因动物，如小鼠金属硫蛋白启动子。近年来，利用大肠杆菌抗四环素操纵子(tet operon)的阻遏与去阻遏作用调控基因表达。使表达的时间和水平更便于掌握。当四环素不存在时，阻遏蛋白(tet repressor)紧密结合于tet operon的启动子上，阻止与四环素代谢有关的下游基因 的转录，当细菌受到四环素攻击时，四环素与阻遏蛋白结合，减弱其与tet operon的亲合性，从而激活转录，以表达与四环素代谢有关的酶，分解四环素。在这一基础上加以发展，又用分子克隆法将HSV(herpes simplex virus) 转录因子VP16强转录激活区的DNA序列与tet repressor基因3‘端相连，表达的融合蛋白具有强转录激活因子作用，利用tet存在或不存在，调控tet operon下游基因的转录，这一融合的转录因子，称为tTAtetracycline dependent transcriptional activator)。应用这一调控系统时，需制备两系转基因动物，一系为带有组织专一性启动子的tTA基因。另一系为5‘端连有tet operon的目的基因，两系鼠杂交的子代，在特定组织中，由于tpA表达而调控转录。
5．组织专一性基因敲除与分子剪刀：带有组织专一性启动子的突变基因，经同源重组，定点整合人ES细胞基因组的靶位点，可在特定组织将特定基因敲除。自噬菌体P1得到一重组系统，可使靶基因失去活性，称为Cre/loxp系统。这一系统在高等生物中也表现活性，Cre是重组酶(recombinase),loxp是一38bp的DNA片段，或称作跨越(cross over) 位点，Cre可识别loxp位点切断位点之间的插入序列，再将末端重新连接。将目的基因两端各连接-loxp序列，转入ES细胞，用同源重组法制备转基因鼠系，另外将Cre基因在组织专一性启动子调控下制备转基因鼠系，两系鼠杂交的后代，在特定组织中两个基因均表达，产物Cre识别loxp序列，将其后的DNA切断，而在其它组织中因没有Cre基因，目的基因不失活。用这一方法，1994年Rajewsky等第一次在T细胞中将DNA polymerase B基因敲除。
二、转基因动物与心血管疾病：
与血压调控有关的如renin-angiotensinogen转基因鼠模型出现高血压，用于研究RAS(renin angiotensinogen system)中各成分致高血压的作用，以及相互关系，发现人renin转基因大鼠出现高血压，而转基因小鼠不出现高血压，只有renin-angiotensinogen联合转基因小鼠才出现高血压。
与动脉粥样硬化与脂质代谢有关的如LDL受体转基因动物可增强LDL的清除；apoE3基因转基因鼠可增强LDL的清除，而突变的apoE则诱发高脂血症，apoE4与apoE7转基因鼠还出现学习与记忆能力的降低，诱发肿瘤以及脾脏，肾脏肿大等。
基因敲除鼠如renin-angiotensinogen基因敲除出现低血压转基因鼠，LDL受体或apoE基因敲除鼠则出现高脂血症和动脉粥样硬化，等等。此外心肌病，心脏肥大，心力衰竭等转基因鼠模型均对心血管病的病因，发病机制及治疗研究，发挥了重要作用。目前转基因动物模型正在不断的增多。
总之，转基因动物目前已有希望用于改造个体，创造优质品种，用于利用个体， 作为生物反应器，生产生物制剂，并且已在实践中复制了大量人类疾病的模型，制备转基因动物的技术也由唯一的胚胎的操作途径发展到可由体细胞构建，基因的表型也可从时间与空间操纵。这一当今层次最高的实验体系，在未来生命科学研究与发展中其应用范围将会更加广泛。随着时间的进展，所选目的基因的种类会越来越复杂，所用动物品系也会多样化，干预动物生物遗传性的队伍会逐渐扩大。