實驗動物學(xué)第三章動物遺傳及質(zhì)量控制

第三章實驗動物的遺傳及質(zhì)量控制第一節(jié)遺傳學(xué)分類第二節(jié)近交系動物第三節(jié)封閉群動物第四節(jié)雜交F1代動物第五節(jié)遺傳質(zhì)量監(jiān)測

實驗動物的遺傳背景與反應(yīng)特性是影響實驗結(jié)果的重要因素，不同遺傳背景與反應(yīng)性的實驗動物，對同一刺激有時可引出不同質(zhì)和量的反應(yīng)。

從遺傳學(xué)角度講，實驗動物應(yīng)是具有明確遺傳背景并受嚴(yán)格遺傳控制的，屬于遺傳限定性動物。第一節(jié)實驗動物的遺傳學(xué)分類一、動物的生物學(xué)分類方法一切動物的分類都離不開傳統(tǒng)的生物學(xué)分類法則。每一種實驗動物都可以在傳統(tǒng)分類法中找到自己的位置。以大家鼠為例脊椎動物門—哺乳動物綱—嚙齒目—鼠

家鼠屬—大家鼠種二、實驗動物按遺傳學(xué)控制分類1、分類：實驗動物作為遺傳限定的動物(Genetic

Defined

Animal)可按以下原則分類：列入遺傳限定的實驗動物有：小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠、兔、雞.2、分類的目的：為選擇、使用實驗動物提供便利條件移植免疫學(xué):除了應(yīng)考慮選擇動物的種屬外，還應(yīng)考慮實驗動物的遺傳類型，應(yīng)選擇適于外科操作、又具有相同類型的動物藥物安全評價研究：應(yīng)選擇容易獲得較多數(shù)目而接近于自然生命群體遺傳結(jié)構(gòu)特點的動物群。三、種種(s、pe品ci種es和)：品是系動的物概學(xué)分念類系統(tǒng)上的基本單位。同種動物能共同生活、交配、繁衍后代，異種動物之間存在生殖

。1、品種：人們根據(jù)不同需要而對動物進行改良、選擇，即定向培育，并具有某種特定外形和生物學(xué)特性，其特性能較穩(wěn)定地遺傳動物群體。如新西蘭兔、青紫蘭兔和

大耳白兔等品種兔。2、品系：指來源明確，并采用某種交配方法繁殖，而具有相似的外貌、獨特的生物學(xué)特征和穩(wěn)定的遺傳特性，可用于不同實驗?zāi)康牡膭游锶后w。例如，C57BL/6是近交系動物中的一個品系，屬低癌組、高補體活性的動物.

上把近交系動物稱為品系，封閉群動物稱為品種動物分類學(xué)中，種(species)是分類的基本單位。而實驗動物學(xué)中把同一種動物中具有不同遺傳特性的動物分成不同的品種

(stock)、品系(strain)。品種、品系的概念超出了一般動物學(xué)分類的概念，它們才是實驗動物分類的基本單位.3、一個品系、品種應(yīng)具備一定條件：；1)、相似的外貌特征：C57BL/6品系的毛色是黑色的

DBA/2品系的毛色是灰色的；

KM品種的毛色是白色的。相似的外貌特征只是品系、品種應(yīng)具備的條件之一；不同品系、品種的動物也有外貌相似的如A、KM等十幾種品系、品種動物的毛色都是白色，但它們在其它條件上是有區(qū)別的。BALB／cICR2)、獨特的生物學(xué)物性：獨特的生物學(xué)特性是一個品系、品種存在的基礎(chǔ).

在長期的研究過程中，在一些動物身上發(fā)現(xiàn)了所需要的不同于其他動物的生物學(xué)特性，進行定向選擇，將這些特性保留下來。每個品系、品種的生物學(xué)特性都有或多或少的差別。白化小鼠而言多達(dá)幾十種，但每個品系、品種的生物學(xué)特性都有或多或少的差別。A品系高發(fā)乳腺腫瘤、對

物質(zhì)敏感、易產(chǎn)生肺癌、老年鼠多有腎臟病變；AKR品系自發(fā)淋巴細(xì)胞白血?。籌CR品種繁殖能力強。3)、穩(wěn)定的遺傳性能：作為一個品系，不僅要有相似的外貌特征，獨特的生物學(xué)特性，更重要的是要有穩(wěn)定的遺傳性能，即在品系、品種自群繁殖時，能將其特性穩(wěn)定地傳給后代。4)、具有共同遺傳來源和一定的遺傳結(jié)構(gòu)：任何品系、品種都可追溯到其共同的祖先，并由此分支經(jīng)選育而成，其遺傳結(jié)構(gòu)也應(yīng)是獨特的。單一型，而NIH小鼠在頻率分別為67%和例:KM小鼠Glo－1位點為a該位點

呈多態(tài)性分布，a、b型33%。將上述兩個品種建立遺傳概貌分析，發(fā)現(xiàn)它們在遺傳概貌上的差異，而同一品種內(nèi)這差異是有限的。第二節(jié)近交系動物一、近交與近交系1、近交(inbred)：

從一個動物群體中選用血緣關(guān)系比較接近的雌雄 進行交配，此種近親交配的方式實驗動物育種多采用兄妹交配的方法近交。2、近交方式：全同胞交配親子交配半同胞叔侄祖孫交配等3.近交程度：1)近交系數(shù)(Coefficients

of

Inbreeding

)間攜帶兩個同源等位Fn為近交系數(shù)△F為近交系數(shù)代遞增率通過近交，群體中即純合子增加的百分?jǐn)?shù)

Fn=1-(1-△F)

nn為近交代數(shù)不同近交方式，△F不同的概率，小鼠同胞、親子交配，△F為19.1%，半同胞交配，△F為11.0%堂兄妹交配，△F為8.0%同胞兄妹連續(xù)20代交配的近交系數(shù)為F20=1-(1-0.191)20=98.6%2)

血緣系數(shù)coefficient

of

relationship群體中

之間的用數(shù)值來表示。同卵孿生子之間的組成的相似程度組成完全相同時，血緣系數(shù)為100％。子代從雙親中獲得基因各一半，親子之間的血緣系數(shù)為50％。隨著近交代數(shù)增加，血緣系數(shù)相應(yīng)不斷升高，到第20代時血緣系數(shù)可以達(dá)到99.6%。3、亞系和支系1)、亞系(substrain)：在一個近交系內(nèi)，因殘余的雜合或突變等原因，可導(dǎo)致該系動物形成數(shù)個具有部分遺傳組成有差異的分支。2)、支系(subline)：品系或亞系經(jīng)過人工技術(shù)處理后稱為支系。將實驗動物引種到另一；經(jīng)過某種技術(shù)處理，包括代乳、卵或胚胎移植、移植、人工喂養(yǎng)和冷凍保存等，都可視為支系。（原因：飼養(yǎng)環(huán)境改變或技術(shù)處理，可能對動物的某些生物學(xué)特征產(chǎn)生影響。這些特征可能是遺傳性或非遺傳性的，因此有必要對這一類品系進行區(qū)分。）4、近交系動物（inbred

strain

animal）：全同胞兄妹之間或親代與子代之間連續(xù)交配繁殖達(dá)20代以上培育而成，品系內(nèi)所有 都可以追溯到 于第20代或以后代數(shù)的一對共同祖先。二、近交系動物的分類和應(yīng)用重組近交系通常從F2代平行培育出一系列重組近交系3、同源近交系動物（1）突變近交系(Coisogenic

inbred

strain)：指兩個近交系，除了一個指明的

位點因突變而不相同外，其他遺傳 全部相同的品系。如C57BL/6J-nu

。（近交系亞系）（2）同源導(dǎo)入近交系(Congenic

inbred

strain)通過多次雜交-互交或者回交等方式將某一系中形成的新的近交系（稱同類系）。這個新的近交系與原近交系僅在一個很小的導(dǎo)入某近交片段上的某一

不同。（3）分離近交系(Segregating

inbred

strain)在培育近交系時，采用特定的交配方法，使個別基因位點上的呈雜合狀態(tài)，從而培育出帶有不同等位的近交亞系。三、近交系動物

名國際上已規(guī)范近交系

名，其規(guī)則是根據(jù)動物的來源、歷史和培育經(jīng)過，以一系列字母和數(shù)字來表示。（一）品系代碼(strain

code)近交系動物通常以一個或數(shù)個大寫英文字母表示，大寫英文字母,如A、DBA、NMRT等。大寫英文字母加數(shù)字命名，如C57、BL、C3H；數(shù)字,如129，615等。有時還標(biāo)注近交代數(shù),通常在品系代碼后加括號，先寫“F”，后寫代數(shù)；如615(F25)表示615小鼠,近交代數(shù)為第25代。(四、近交系動物

名)（二）同源突變近交系命名在品系全稱后加橫線“-”再用斜體字標(biāo)上突變的等位 符號.如C57BL/6J-nu,表示C57BL/6攜帶突變的nu（三）同源導(dǎo)入近交系命名，中間加“.”，后跟供給基第一親本品系縮寫因片段的第二親本品系.如：B10.129-H-12b表示以B10為遺傳背景，攜帶來自129/J的H-12b的同源導(dǎo)入近交系。(四）重組近交系命名以“×”連結(jié)兩親本品系的代碼，母本 ，父本在后如AKR×B、AKR×B-2,表示AKR和C57BL/10雜交培育的一系列重組近交系。(四、近交系動物

名)（五）亞系命名在品系名后加斜線“/”，再寫亞系的號碼或育種人（保種單位）縮寫符號，其中第一個字母大寫，隨后小寫。如A/He,代表A系的Heston亞系。近交20代以后形成的亞系，以

數(shù)字表示。如DBA/1、DBA/2。近交系形成以前分離的亞系通常以小寫字母表示，如BALB/c。(四、近交系動物

名)（六）支系命名在原品系后附加1個小寫英文字母、代乳后的品系：代碼后加“f”(即foster

nursing)，再乳品系名稱；如C3HfC57BL：表示C3H品系由C57BL近交系代乳。、

卵(egg,e)和

(ovary,o)移植后培育的品系：在品系全稱后加“e”或“o”，再寫上接受 卵或移植術(shù)的品系名稱；如AeB6：A系的 卵在C57BL/6J 孕育的品系(四、近交系動物

名)（六）支系命名3、移植胚胎經(jīng)冷凍保存的品系：在品系名稱后加“p”

(freeze

preservation)，再加“e”，并寫上接受

卵移植術(shù)的品系名稱；如C57BL/6peCBA：表示C57BL/6的

卵經(jīng)凍保存后，移植到CBA母鼠 內(nèi)，并代乳培育而成。(四、近交系動物

名)（七）近交品系動物綜合命名法實例1、DBA/1fLACA/Lac：

DBA為小鼠近交系名稱，“1”表示亞系、“f”表示代乳、“LACA”為代乳母鼠的品系、“Lac”代表培育單位：英國實驗動物中心2、C57BL/6J(四、近交系動物

名)

位點純合性近交系動物任何位點的純合子概率都超過99%遺傳組成同源性品系內(nèi)所有 都可追溯到同一對祖先，遺傳上同源表型均一性相同的環(huán)境，相同的同型，近交系所有

表型相四、近交動物的特點遺傳穩(wěn)定性近交系動物高度純合,遺傳變異機率很少，遺傳上高度穩(wěn)定，其特征可世代相傳獨特性每個近交系都有自己不同的遺傳組成和生物學(xué)特性即每個近交系都具有自己獨特的型和表現(xiàn)型可分辨性每個近交系有其獨特的標(biāo)準(zhǔn)遺傳概貌(毛色、生化、免疫學(xué)等)，用適當(dāng)?shù)臋z測方法，可進行分辨（遺傳監(jiān)測）分布廣泛性近交系的任何均攜帶該品系全部庫，引種非常方便。只要環(huán)境相同，不同國家、地區(qū)均可以建立完全相同的標(biāo)準(zhǔn)近交系背景資料完整性近交系動物在培育、保種、引種和使用過程均有詳細(xì)記錄，每個近交系均有關(guān)于品系特征、、自發(fā)性疾病等完整的研究背景資料近交系動物的優(yōu)點和缺點優(yōu)點

表型均一、反應(yīng)一致、重復(fù)性好、結(jié)果可靠、具有可比性缺點

性強、通用性差，生長發(fā)育不良，適應(yīng)能力低，飼養(yǎng)要求高，而且存在著近交五、近交系動物的應(yīng)用簡介間的組織相容性高，因此便于組織細(xì)胞或腫瘤1、組織移植:移植研究。2、制作疾病動物模型a.近交使隱性

純合性狀得以性畸形和性疾病的動物模型，如，可用于、高血壓等。較高。動物上傳代。b.某些近交系自發(fā)或誘發(fā)腫瘤的c.許多腫瘤細(xì)胞株可在某些近交系3、比較遺傳學(xué)研究:同一實驗處理，用多個近交系作對比研究，可表明得到的實驗結(jié)果具有普遍意義，或顯示不同遺傳組成對實驗結(jié)果的影響。1、定義：1、一個種群在五年以上不從外部引進新種，僅在固定場所的一定群體中以非近親交配方式保持繁殖的動物群。2、以非近親交配方式進行繁殖生產(chǎn)的一個實驗動物種群，在不從其外部引入新 的條件下，至少連續(xù)繁殖4代以上，稱為一個封閉群，或叫遠(yuǎn)交群。封閉群(close

colony)動物2、維持封閉群的注意事項不從外部引進任何新 ，且同時作隨機交配封閉群動物的近交系數(shù)上升率的要求：小于1％.（近交系數(shù)上升率F1與有效群體數(shù)目Ne之間的關(guān)系為：

F1=1/2Ne）3、命名：1、用2—4個大寫羅馬字母進行命名2、在名稱的大寫字母前加上一個大寫字母和1—3個小寫字母構(gòu)成的培養(yǎng)者或保持者的符號，并且與名稱用冒號隔開。N：NIH、Han：NMRI3、封閉群中突變種的名稱是在遠(yuǎn)交種命名的基

礎(chǔ)上加上適當(dāng)?shù)?符號，并且用連字號相連。符號用斜體字表示。N：NIH-nu/nu把保持者的縮寫名稱放在種群名稱的前面，而二者之間用冒號分開，是封閉群動物與近交系動物命名中最顯著的區(qū)別。4、封閉群的特點生命力、繁殖力強 可大量生產(chǎn)的雜合性和多態(tài)性隨機交配，群體遺傳組成接近于自然狀態(tài)，基因呈雜合性和多態(tài)性遺傳特征相對穩(wěn)定不引進外源血統(tǒng)，避免近親交配。既不使群體丟失，又保持 頻率穩(wěn)定不變。在一定范圍內(nèi)保持相對穩(wěn)定的遺傳特征5、封閉群的應(yīng)用封閉群動物遺傳組成雜合，可能攜帶大量隱性可突變用于估計動物群體對自發(fā)和誘發(fā)突變的遺傳負(fù)荷能力封閉群繁殖力和生命力較強

:生產(chǎn)成本低，廣泛用于預(yù)試驗、教學(xué)藥物篩選、毒物試驗、生物制品和化學(xué)制品的鑒定等方面。平均反應(yīng)性一致:

雖然遺傳差異較大，反應(yīng)不同，但群體遺傳特征相對穩(wěn)定，其平均反應(yīng)趨于一致第四節(jié)

雜交F1代動物一、定義由兩個無關(guān)的近交品系雜交而繁殖的第一代動物，其遺傳組成均等地來兩個近交品系，屬于遺傳均一并具有表現(xiàn)型相同的動物。雜交F1代動物是否為一個品系或品種

？？？二、命名雜交F1代小鼠命名的 寫法是把親代雌種符號寫 邊，以“×”連接，后邊是親代雄種，加上F1。例如：（C57BL/6×DBA/2）F1,

表示用C57BL/6品系的雌種和DBA/2品系的雄種雜交后 的雜交F1代。三、基本特性與優(yōu)點特性雜種一代的遺傳組成均等地來自兩個親本品系，即每個位點上的兩個等位分別來自母系和父系。雜種一代攜帶許多雜合位點，但其在遺傳上是一致的。（三、F1優(yōu)點）優(yōu)點1、 間遺傳和表現(xiàn)型上的一致性：一些生物學(xué)的特征不容易受環(huán)境因素變化的影響，廣泛地適用于營養(yǎng)、藥物、病原和激素的生物評價。2、雜交優(yōu)勢：雜種一代具有較強的生命力，對疾病的抵抗力強，較長，容易飼養(yǎng)，適用于攜帶保存某些有害和應(yīng)用于長時間的慢性致死實驗，也可作為代乳的動物以及 卵、胚胎和 移植的受體。3、具有同

性

（三、F1優(yōu)點）其可接受不同乃至接受兩個親本品系的細(xì)胞、組織、和腫瘤的移植。例如單克隆抗體研究一般都用BALB/c品系小鼠產(chǎn)生，腫瘤細(xì)胞與B細(xì)胞雜交，由此獲得的雜交瘤細(xì)胞注入該小鼠腹腔后，即可時產(chǎn)生高效價抗體的腹水。但目前大多采用BALB/c和其它近交系雜交F1代小鼠作單克隆抗體研究，比單獨用BALB/c小鼠要好，其F1代小鼠的脾臟比同日齡BALB/c小鼠的脾臟要大。4、作為某些疾病研究的模型（NZB×NZW）F1是自身免疫缺陷的模型，（C3H×I）F1是肥胖病和 的模型