過去科學(xué)家利用自然配種方法篩選產(chǎn)生具有特定性狀的純品系小鼠，并且發(fā)現(xiàn)部分基因的突變與缺失對生物體會產(chǎn)生顯而易見的影響。例如白子小鼠是由于體內(nèi)酪胺酸酵素發(fā)生突變，無法制造出黑色素，小鼠因而呈現(xiàn)純白的毛色以及鮮紅的眼睛。然而，能夠藉由外表型態(tài)變化所找出來的功能基因畢竟有限，因此，成功地應(yīng)用于小鼠的基因剔除技術(shù)便成為科學(xué)家研究基因功能的有利工具。
基因剔除技術(shù)的目的，在于針對單一基因進(jìn)行破壞，使失去基因的生物體無法產(chǎn)生該基因的蛋白質(zhì)，藉由實驗與觀察來預(yù)測基因可能具備的功能。剔除基因的實驗原理，是把制作好的基因剔除載體以電破法方式，利用電流造成細(xì)胞膜通透性增加，使載體進(jìn)入胚胎干細(xì)胞內(nèi)，然后藉由 DNA 同源重組機(jī)制破壞染色體上正常的基因結(jié)構(gòu)，而這些胚胎干細(xì)胞要如何長成一只獨立小鼠呢？方法就在于將胚胎干細(xì)胞送回正常囊胚期胚胎，并且移入代理孕母的子宮內(nèi)發(fā)育成長。
小鼠胚胎干細(xì)胞乃是從受精后第 3.5 天的囊胚取得。胚胎干細(xì)胞的特色，在于具有分化成為小鼠各種器官組織的潛力，卻不能分化產(chǎn)生胎盤等胚胎外組織，因此無法像受精卵般在子宮內(nèi)單獨發(fā)育成小鼠。因此，要讓體外培養(yǎng)的干細(xì)胞長成小鼠，必須把干細(xì)胞再一次送入囊胚之中，和寄主囊胚中的胚胎細(xì)胞混合，共同在代孕母鼠子宮內(nèi)發(fā)育生長。小鼠出生后全身上下的各種組織就會由兩種胚胎細(xì)胞共同混合組成，就像馬賽克拼圖一般，我們通稱為嵌合鼠。
嵌合鼠配種后的第一代可以經(jīng)由 DNA 檢驗以確認(rèn)染色體對偶基因之一是否帶有突變的基因，稱為異型合子。再將兩只同為異型合子的公母鼠互相配種，第二代有四分之一的機(jī)率能夠產(chǎn)生同型合子的小鼠，這時小鼠體內(nèi)所有細(xì)胞的對偶基因都帶有突變，無法表現(xiàn)蛋白質(zhì)。研究人員便能夠觀察小鼠在生長、發(fā)育、以及行為表現(xiàn)上所產(chǎn)生的異常，找出可能的原因機(jī)制。許多人類先天性的遺傳疾病，與后天發(fā)展的疾病諸如：癌癥、神經(jīng)退化、老化等問題，科學(xué)家藉由改變小鼠遺傳基因的實驗也已經(jīng)成功地產(chǎn)生同樣的病征。這些研究不僅證實了疾病與基因的關(guān)聯(lián)性，對于尋找有效的治療方法也同樣帶來了許多貢獻(xiàn)。