实验动物遗传学质量标准化.ppt

1、单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 * 1 第二章 实验动物遗传学质量标准化 n 第一节 概述 n 第二节 近交系动物 n 第三节 封闭群动物 n 第四节 杂交群动物 n 第五节 突变系动物 n 第六节 遗传质量监测 n 第七节 实验动物的命名 第一节 概述 一、实验动物遗传学质量标准化的意义 一、实验动物遗传学质量标准化的意义 动物实验结果的重复性取决于动物个体 差异，而动物个体特征主要受遗传基因控制 ，故实验动物的遗传学质量对动物实验结果 有重要影响。 不同基因型动物，生物学特性有明显差异 ，对实验刺激有不同反应。 n 1907年， C. Little以毛色基因为标记，采

2、用 近亲繁殖而育成了 DBA近交系小鼠，成为实验 动物科学发展史上第一个近交系动物。至今已 经 80多年，仍在保持饲养，广泛应用。 n Bagg用相同的方法于 1913培育成功 BALB/c 近交系小鼠 . n 1966年，在无菌动物技术的基础上，又培育 出了突变系小鼠裸鼠，为肿瘤、免疫、传染 病学的研究开创了新的道路。 二、实验动物按遗传学控制分类 n 近交系动物 （ inbred strain animal )相同基因型 n 杂交 F1代动物 (F1-Hybrid animal) 相同基因型 n 封闭群动物 (closed colony animal) 不同基因型 n 突变系动物 （ mu

3、tant strain animal） 实验动物按遗传学控制分类 第二节 近交系动物 一、基本概念 1.近交（ inbreeding) 遗传上血缘关系较近的雌雄个体之间的 近亲交配。 实验动物育种多采用兄妹交配 (sister brother mating)的方法近交。 近交类型 （ 1）纯交（ Incross）即相同基因型个体之间的交配 ，如 AAAA其仔一代全为 AA。 （ 2）回交（ Backcross）：纯合子与杂合子之间的交 配，如 AAAa仔一代各一半。 （ 3）互交（ Intercross）：杂合子与杂合子之间的交 配，如 AaAa，仔一代 AA1/4 、 Aa 1 /2 、 a

4、a 1/4 。 近交方式 n 全同胞交配、亲子交配、半同胞、叔 侄、祖孙等交配类型。 近交类型近交类型 u纯交（ incross） 相同纯合子 (基因型个体 )之间的交配 u回交（ backcross） 纯合子和杂合子之间的交配 u互交（ intercross） 相同杂合子之间的交配 二、近交系动物 经连续 20代或 20代以上的全同胞兄 妹或亲子交配培育而成，品系内所有个 体都能追溯到起源于第 20代或以后代数 的一对共同祖先的动物群体。 近交系动物一般称为之纯系动物 是采用兄妹交配（ BXSbrother sister）或亲子交配（ PXOparent xoffspring，父母与子女交配

5、），连续繁 殖 20代以上而培育出来的纯品系动物。一 般以小鼠为典型代表。所以把啮齿类动物 同胞兄妹连续交配达 20代以上的品系称为 近交系，其近交系数可达 99.8%， 1、 近交系：用大写的英文字母表示， 如 A系 ,TA1系。 2、近交代数：用大写的英文字母 F表 示 ,如近交 78代，表示为 F78。 命名 王英培育 C57 BL/6N近交系小鼠， 繁殖超过 100代，使它与另一个分支分 开，并发现它与其它分支之间存在遗传 差异，这个分支称之为 。 A 品系 B 亚系 C 支系 D 重组近交 系 3.亚系 是指育成的近交系在培育过程中，由于 杂 合子基因的分离，基因突变的产生以及抽样

6、误差导致 部分遗传组成改变而形成遗传差异 的近交系动物群。 1、 亚系：在原来的品系后面加 /, 再加数字、培育人名、小写英文字母表 示。 如 DBA/1, DBA/2 ； CBA/J BALB/c 命名 李莉培育 BALB c近交系小鼠，小 鼠胚胎经冷冻并在液氮中保存 10年，复 苏后移植到 ICR小鼠的体内，生出的小 鼠属于 BALB c小鼠的 。 A 品系 B亚系 C支系 D 重组近交系 4.支系 (subline) 当 饲养环境改变，或对动物进行某些技 术性处理 时，也有可能对近交系的某些生物 学特征产生影响，这些特征可能是遗传性的 ，也可能是非遗传性的。这些处理在某些实 验中会影响实

7、验结果，因此有必要对同一品 系或亚系进行区分，这些经过处理的动物可 视为这些近交系或亚系的支系。 1、 支系：在原来的品系后面加小写英文 字母表示。 如 C3Hf CBAh 命名 小写英文字母的意义： 卵子移植 e 奶母代乳 f 人工喂养 h 冷冻胚胎 o 1.遗传基因位点的纯合性 2.遗传组成的同源性 3.表型一致性 4.遗传组成独特性 5.长期遗传稳定性 6.遗传特征的可辨性 二、近交系动物的特征 7.对外界因素的敏感性 8.生活力 (vigour)下降 9.国际分布广泛 节省样本量。 组织细胞或肿瘤移植 ,个体间相容性一致 。 n隐性纯合基因的暴露，获得先天性畸形 及先天性疾病的动物模型

8、，如糖尿病、高 血压等。 n某些品系自发或诱发肿瘤，成为肿瘤病 因学，肿瘤药理学模型。 n多个近交系同时使用，分析不同的遗传 组成对某项实验结果的影响，或观察实验 结果是否具有普遍意义。 三、近交系动物的应用 三、近交系动物的分类和应用 普通近交系 重组近交系 同源近交系 同源导入近交系 同源突变近交系 分离近交系 1.普通近交系 普通近交系动物是通过至少（或相当） 20代以上兄妹或亲子交配之后培育成的。 由两个近交系杂交后，从杂交 (F1)一代 中随机配对，经 20代以上的兄妹交配而成 的近交系。 该品系动物既具有其双亲品系的特性， 又具有重组后一组内和每个重组近交系的特 征 2.重组近交系

9、 命名 两个近交系的缩写中间加 X表示： 如 CBLB/c C C57Bl/6 B6 CXB6 常用缩写 C57Bl/6 B6 CBLB/c C CBA CB C3H C3 应用： 重组近交系对祖系间有差异的性状和基 因进行遗传分析是非常有用的实验材料。 v分离分析 v连锁分析 v功能分析 n 肌萎缩硬化症是一种由隐性遗传基因突变导 致的遗传性疾病，由 dy基因控制这个性状。 李宁想研究肌萎缩硬化症的发病机制，他应 该采用什么动物？ A 封闭群 B 杂交一代 C 同源导入近交系 D 重组近交系 n 同源突变近交系是在一个近交品系内发生 了一个重要的单个基因突变，或者通过一系 列的多次杂交和回交

10、把一个基因导入一个近 交背景品系内部形成与原株相对应的同源株 。 n 譬如，近交系小鼠 129的种群中，某些个 体发生了 “肌萎缩症 ”的隐性遗传突变，由 dy 基因控制这个性状。这个突变育成了 dy的突 变品系，称为 129-dy。这样 129与 129-dy 便互交成为了同类系，因为它们两系除 dy一 对等位基因之外，其他基因都基本是一致的 。 n 命名： n 是在原来品系或亚系名称符号之后加一连接号 “- ”，再写一斜体字的基因符号。如果这个基因是隐性 的则字母全用小写，如果是显性的则第一个字母用 大写，如 DBA/Ha-D,129-dy等。 n 如果突变基因或导入基因仍处于杂合状态，则

11、 在 “-”后添一加号 “+”，再加基因符号，如 A/Fa +C， C3H/N-+Wj。 n 当同类系是采取中制杂合近亲繁殖的，则其分 离位点是否写出随意，例如 129或 129-CcbC； SEAC-a+/+se或 SEAC/Gn。 n 同源株如在两个品系杂交中形成，其命名符号 ，一般是由最初杂交的两个品系的命名符号所形成 ，例如， B1O， D2/OSnN（特征是缺少补体 5）， O代表 Old（老）， BIOD2/OsnN（特征是有补体 5和脑积水者较常见）， n代表 new(新 )。 n 品系： n 我国现已引进的同类突变系（异单基 因近交系）有： C57BL/6J-Ob/Ob，为 先

12、天性肥胖型动物模型，血糖偏高。 n C57BL/KS-db/db，为 型糖尿病模 型。 C57BL/6J-bg/bg，为 NK细胞缺 陷的模型。 在一个普通的近交系中，几乎所有基因位 点上都带有相同的基因。如果两个近交系除了 个别位点上携带不同的基因外，而其它位点上 的基因都一样，我们就称这两个近交系是同源 的，即遗传上相同，而称个别不同的基因为差 异基因。 获得遗传上同源状态的近交动物途径有 基基 因突变、基因导入和强制基因杂合因突变、基因导入和强制基因杂合 三种方式。 3、同源近交系 (1)同源突变近交系 两个近交系 ,除了一个 指明位点等位基 因不同 外，其它遗传基因全部相同的品系 。

13、是某个近交系在某基因位点上发生突变 而分离出的近交系亚系，与原近交系的差 异只是发生突变的基因位点上带有不同的 基因，而其它位点上的基因完全相同。 命名 在发生突变的近交系的后面加上用斜体 英文字母表示的突变基因，中间加 -分开 表示： 如 DAB/Ha-D （ 2）同源导入近交系 通过基因导入的方法将一个目的基因导 入某个近交系的基因组内，由此形成的一 个近交系与原来的近交系只是在一个很小 的 染色体片段上 基因不同。 基因导入的方法 杂交互交 (crossintercross) 回交 (backcross) (3)分离近交系 在培育近交系的过程中，采用一定的交 配方法，迫使个别基因位点上的

14、基因处于 杂合状态，则分离出该基因位点上带有不 同等位基因的两个近交系亚系。 四、常用近交系的介绍 （一）国内育成品系 1中国 1号 C-1 起源： 1955年中国医学科学院实 验医学研究所，将昆明种小鼠经近亲 交配 20代以上而育成。 毛色及（基因） 白色（ aabbcc） 主要特征：繁殖力中等， 2月龄体 重 17g，肿瘤自发率低。 2津白 1号（ TA1） 起源： 1955年天津医学院将昆明鼠经近 亲交配 20代以上而育成。 毛色 白化（ aabbcc） 主要特征：繁殖力中等， 2月龄体重 20 25g ，肿瘤自发率低。 3津白 2号（ TA2） 起源： 1963年天津医学院将昆明种小鼠

15、 经近亲交配 20代以上而育成。 毛色：白化（ aaBBcc） 主要特征：高乳腺癌，繁殖力中等。 4 615 起源： 1961年中国医学科学院输血和血 液研究所将普通小白鼠与 C57BL/6杂交 所生仔代，经近亲交配 20代以上而育成 。 毛色：深褐色（ aabbCC） 主要特征：肿瘤发生率为 10 20%（ 乳腺癌， 肺癌），对津 638白血病病 毒敏感。 5 AMMS号 起源： 1974年军事医学科学院将昆明种 小鼠近亲交配 20代以上而育成。 毛色：白化（ aabbcc） 主要特征：对炭疽弱毒株比较敏感，对 骨髓多向性造血干细胞测定比较规律。 6 LIBP/1号 起源：兰州生物制品研究所

16、 1979 毛色：白化（ aaBBccDD） 主要特征：对流行性出血热和炭疽杆菌敏感。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 * 58 （二）国外培育的近交系 1 BALB/c BALB/c 1、起源： Bagg 1913年开始维持白化小鼠， 1923年 Dowell开始采用近亲 繁殖， 1932年 Snell得到第 26代传播世界各地，我国 1979年从美国引 进。 2、近交代数： 157代（美国 NIH， 1973） 3、毛色：白色（ AAbbcc） 4、主要特性： a:免疫学特性：易患慢性肺炎，不易诱发免疫耐受性。 b.生理学特性：血压较高，对 X射线极敏感。 c.癌发生

17、率：乳腺癌发生率低，常发肾上腺及肺癌。 d.老化及寿命：老龄鼠易出现心脏病，多发动脉硬化症，寿命 分别为 561和 509天（ SPF）。 5、饲养注意点：由于易患慢性肺炎，最好不要和其他近交系小鼠同室饲养 。 2 C3H n 起源： 1920年 Strong用 BaggDBA 杂交后代中，经 20 代以上近交育成， 1975年从美国引入我国。 n 近交代数： 138代（ Jacson, 1973） n 毛色：野生色（ AABBCC） n 主要特性： n a.免疫学特性： IgM随年龄增长而有所升高，无菌饲养动物的 IgM 量为普通饲养的 2倍以上，较易诱发免疫耐受性。皮注 5%酪 蛋白 0.

18、5ml，每周 5次， 3周后患淀粉样变症。 n b.生理学特性：红细胞及白细胞数较少。 n c.癌发生率：乳腺癌发生率 85100% ，肝癌发生率较低。 n 饲养注意点：较易饲养，繁殖用母鼠从较早期便有乳腺癌发生 ，患病后，幼仔哺育不良，应注意种鼠的选择。 3 DBA/1 起源： 19071909 年 little从带色的小鼠群中分离后，经近 亲交配繁殖而成。 1977 年从英国实验动物中心引进。 毛色：浅灰色（ aabbCCcdd） 主要特性： a:免疫学特性：对实验性结核菌敏感，对小鼠伤寒 C5敏感。对 疟原虫感染有抵抗力。 b:生理学特性：红细胞数多，全部老龄雄鼠出现心脏钙质沉着 。 c

19、.癌发生率：一年以上繁殖用母鼠乳腺癌发生率为 75%，白血 病 8.4%。 4 DBA/2 起源：同 DBA/1 近交代数： 116代（ NIH 1973） 毛色：浅灰色（ aabbCCdd） 主要特征 a:免疫学特性： IgM 值较高， IgG较低，缺乏补体 C5，对鼠伤寒 C5有抵抗力，对疟原虫感染有抵抗力。 b:生理学特性： 红细胞数多，血压较低， 35日龄听源性癫痫发 作率 100%， 55日龄 5%。 c:癌发生率：乳腺癌发生率 5060% 。 饲养注意点：产仔数少，哺乳能力差，较难繁殖，且繁殖期 较长。 5 C57BL/6 起源： 1921年 little Abby lathrop

20、得到动物后开始近亲交配 ，育成数个近交系，以 57号 和 52号 为起源命名为 C57， 毛色为巧克力者为 C57BR，为黑色者为 C57BL。 近交代数： 114代（ Jacson,1973）。 毛色：黑色（ aaBBCC） 主要特征： a:免疫学特性：细胞免疫力随年龄增长降低较少，可能与自发 肿瘤较少有关，用药物难以诱发肿瘤，较易诱发免疫耐受性 。 b:生理学特性：嗜酒精性高，对结核杆菌敏感，对百日咳组织 胺易感因子敏感。 c:癌发生率：乳腺癌少发，用致癌剂难以诱发。 第三节第三节 封闭群动物封闭群动物 一、 基本概念 二、 封闭群动物的维持 三、 封闭群动物的特点及应用 1.群体 群体是

21、群体遗传学中的一个概念，它是 指在一个特定的区域内，一群能够相互交 配并繁殖后代的个体的总和。 一、一、 基本概念基本概念 ICR封闭群小鼠 n 封闭群 以非近亲交配方式繁 殖生产的一个实验动物 种群，不引入任何外来 血缘，在封闭条件下交 配繁殖进行随机交配繁 殖的动物群体，叫封闭 群动物，或叫远交群。 n 一个群体既不以近交形式进行交配， 保持了群体的一般遗传特征，又具有 杂合性。 n 封闭群可分为远交种（ outbred）和突 变种。 n 常用的封闭群动物 SD大鼠 毕格犬 ICR小鼠 二、封闭群动物的特点及应用 猕猴 毕格犬 豚鼠 沙鼠 近交系 A系、 TA1系 亚系 DBA/1 支系

22、C3Hf 同源突变近交系 DBA/Ha-D 同源导入近交系 B6.AKB （ 受体品系 +供体品系 +导入基因） 重组近交系 BALB/c与 C57BL CXB1 封闭群： N： NIH 杂交群 C57BL/6X DBA/2 第四节第四节 杂交群动物杂交群动物 一、基本概念 二、杂交 F1代动物的特点及其应用 一、基本概念一、基本概念 1、杂交群、杂交群 由不同品系或种群之间杂交产由不同品系或种群之间杂交产 生的后代称为杂交群。生的后代称为杂交群。 两个品系杂交叫二元杂交；两两个品系杂交叫二元杂交；两 个品系以上杂交叫多元杂交。个品系以上杂交叫多元杂交。 2、杂交 F1代动物（ F1-hybr

23、id) 由两个 近交系杂交 生育的 第一代 动物。其 遗传组成均等地来自两个近交系，属于遗传 均一并具有相同表现型的动物，是医学生物 学研究中所使用的相同基因型动物的一种。 如： AKRDBA/2 ： AKD2F1 亲本品系（ parental strain) 两个用于生产杂交 F1代的近交系 母系 (maternal strain) 提供雌性亲本的品系 父系 (paternal strain) 提供雄性亲本的品系 二、杂交 F1代动物的特点及其应用 1、表型的一致性：、表型的一致性： 2、基因型一致：、基因型一致： 3、与近交系相比具有杂交优势、与近交系相比具有杂交优势 4、国际分布广泛、国

24、际分布广泛 杂交群动物在医学生物学中的应用杂交群动物在医学生物学中的应用 ： 移植免疫的研究 单克隆抗体研究： 第五节第五节 突变系动物突变系动物 一、基本概念一、基本概念 1. 遗传和变异 遗传 子代继承亲代的表型的现象 变异 子代具有与亲代不同的特点的现象 1. 常见小鼠突变基因常见小鼠突变基因 （ 1） db 位于 4号染色体上的隐性突变基因 纯 合子有高血糖症 可作为糖尿病的模型动物 （ 2） bg 位于 13号染色体上的隐性基因 自然杀伤细胞的发育和功能有缺陷，血液凝固和 巨噬细胞活性有缺陷 可作为 chediak-higashi 综合征以及恶性淋巴瘤的模型动物 （ 3） nu 位于

25、 8号染色体上的隐性突变基因 纯合子全身无毛缺胸腺，所以细胞免疫受抑制 或缺乏 可用于免疫学研究 ,肿瘤移植 1. 常见小鼠突变基因常见小鼠突变基因 （ 4） scid 位于 16号染色体上的隐性突变基 因 T细胞和 B细胞数目大大减少，缺乏体液免 疫和细胞免疫功能 2. 常见大鼠突变基因常见大鼠突变基因 （ 1） fa 位于 5号染色体上的隐性突变基因 纯合子个体肥胖、饮食亢进和血内胰岛素过 多 （ 2） rnu 位于 10号染色体上的隐性突变 基因 纯合体为裸鼠 细胞免疫缺陷 第六节第六节 遗传质量遗传质量 监监 测测 遗传质量控制（ genetic quality control) 遗传

26、学管理 (genetic managing) 遗传监测（ genetic monitoring ) 遗传学监测方法遗传学监测方法 n形态学特征：毛色基因检测法，下颌骨 形态法， n免疫学特征：皮肤移植法，混合淋巴细 胞培养法 n酶和蛋白质：生化标记法 nDNA分子多态性标记法 1.毛色基因检测 被毛颜色的变化是位于细胞水平的生化过 程，它是由基因控制的。 形态学方法 2.下颌骨形态分析法 动物的骨骼形态具有高度的遗传性，而 各种骨骼的形态、大小及其出现的差异均可 作为鉴定品系的方法。 免疫学方法免疫学方法 1. 皮肤移植 Billing 1959提出 检测组织相容性（ H-2）基因 的差异，皮

27、肤移植法的依据是高度纯合的近交系， 其组织相容性抗原应该是纯合的它是一个敏感、使 用广泛的方法，以尾部皮肤移植法为好。 生化标记法 依据基因的产物的差别 异构蛋白和酶在特定电场内携带的电荷 不同采用电泳的方法将它们区分。 一些遗 传差异性明显的同工酶和异构蛋白可以作 为品系鉴别的标志，它们所表现出来的遗 传差异性成为生化标记。 我们可以根据电泳带型即蛋白质的表现 型推断被检测小鼠的基因型，建立各种近 交系的遗传概貌。 分子标记法 现代分子生物学技术的发展，为实验动 物遗传检测提供了更为有力的手段。 优点：多态性高，已鉴定的分子标记数 量多，检测方便，样品异保存和运输等。 RFLP 标记 RFL

28、P是限制性片断长度多态性 （ Reflection fragment length polymorphism）的简称。 微卫星 DNA标记法 微卫星 (microsatellite MS)是指重复 单位为 15bp 重复十数次至数十次的一类 DNA序列，又称为短串联重复（ short tandem repeat, STR）。微卫星在真核细胞 中广泛存在，分布均匀，平均 660kb 就有 1 个重复序列。 它的多态性称为简单序列长度多态性（ simple sequence length polymorphism, SSLP）。 RAPD 标记 建立在 PCR技术基础上，利用一系 列不同的随机片段

29、为引物，对所研究的 基因组 DNA进行 PCR扩增。这些扩增产物 的多态性反映了基因组的差异性。 第七节第七节 实验动物的命名实验动物的命名 一个标准的命名规则对实验动物的研 究价值和使用价值有重要意义。一个品系 只有一个名字，不同的人在不同的时间不 同的地点才可能用同一的动物作实验，而 他们的结果才能在不同的时间、空间和研 究者之间进行比较，这样才能使动物实验 有它真正的价值。 近交系 A系、 TA1系 亚系 DBA/1 支系 C3Hf 同源突变近交系 DBA/Ha-D 同源导入近交系 B6.AKB-K （ 品系 +供体品系 +导入基因） 重组近交系 BALB/c与 C57BL CXB1 封闭群： N： NIH 杂交群 （ C57BL/6X DBA/2）