概述管理遺傳

1、醫(yī)學實驗動物學 Medical Laboratory Animal Sciences,實驗動物學系 陳振文 czwen@ccmu.edu.cn,2,,什么是實驗動物?,3,一、實驗動物 實驗動物(laboratory animal)是指經人工飼育，對其攜帶的微生物實行控制，遺傳背景明確或者來源清楚的，用于科學研究、教學、生產、檢定以及其他科學實驗的動物。二、實驗用動物

2、實驗用動物（experimental animal)是指用于實驗的各類動物。三、實驗動物科學 (laboratory animal science)是研究實驗動物和動物實驗的一門綜合行應用科學。,第一節(jié) 實驗動物科學的基本概念,4,,,實驗動物生物學：是研究不同種屬、不同品種品系實驗動物生物學特規(guī)律的基礎學科。包括：一般生物學特特性、解剖特點、生理生化特性等。,,,實驗動物環(huán)境生態(tài)學：是研究影響實驗動物生存的環(huán)境與條件。例如飼養(yǎng)動物

3、的房舍、通風、溫度、濕度、光照、噪聲、籠具、飼料、飲水以及各種墊料等。,一,二,第二節(jié) 實驗動物科學研究范疇,5,,,實驗動物遺傳育種學：是利用遺傳調控機理，采用傳統(tǒng)的和現代生物技術手段，控制動物的遺傳特性，培育新的動物品種品系和各種動物模型，家畜和野生動物的實驗動物化。,,,實驗動物營養(yǎng)學：是研究動物攝入、利用營養(yǎng)物質全過程與生命活動相互關系的科學。,三,四,第二節(jié) 實驗動物科學研究范疇,6,,,實驗動物微生物學與寄生蟲學：是研究

4、實驗動物的微生物、寄生蟲分類學、與人類的相互關系和對科學試驗的干擾作用，探討預防、檢測、凈化和治療疾病方法和措施的科學。,,六,實驗動物醫(yī)學：是專門研究實驗動物健康標準和疾病的發(fā)生、發(fā)展、轉歸、診斷、治療和預防及其在生物醫(yī)學領域中應用的科學。,五,第二節(jié) 實驗動物科學研究范疇,7,,,比較醫(yī)學：是比較研究動物與人類生命現象的異同，特別對各種人類疾病進行類比研究，采用其異同點，通過建立實驗動物疾病模型來研究人類相應的疾病。,,,動物實驗

5、技術：包括研究實驗動物的飼養(yǎng)管理技術，各種監(jiān)測方法和動物實驗方法和技術標準等。,,,動物實驗倫理學：是研究動物實驗中如何體現人類的道德倫理價值觀的科學。,七,八,九,第二節(jié) 實驗動物科學研究范疇,8,,,實驗動物福利：是專門研究如何科學地善待實驗動物相關問題的科學。,,,動物實驗替代方法：是研究如何用無知覺材料替代有知覺的動物實驗，用低等級動物替代高等級動物，用無脊椎替代脊椎動物進行實驗的科學。,十,十一,第二節(jié) 實驗動物科學研究范

6、疇,9,一、在醫(yī)學生物學發(fā)展中發(fā)揮了重要作用,,,在醫(yī)學生物學發(fā)展過程中，許多重要的發(fā)現和研究成果，往往與實驗動物及動物實驗密切相關。巴甫洛夫指出，沒有對活動物的實驗和觀察，人們就無法認識有機界的各種規(guī)律，這是無可爭辯的事實。,第三節(jié) 實驗動物在醫(yī)學生物學中的作用,10,動物實驗,,大量人類疾病起因于傳染原,發(fā)現,,抗原抗體反應,發(fā)現,,實驗腫瘤學,創(chuàng)立,,一些多發(fā)病的基本性質,認清,,,“應激學說”,創(chuàng)立,臨床醫(yī)學許多

7、重大技術創(chuàng)造和發(fā)展,,微生物在傳染病發(fā)病中的作用,證明,防治傳染病起了重大作用,,免疫性紊亂疾患的本質和補體的作用,了解,,推動變態(tài)反應性疾病研究,發(fā)現化學致癌物質和致癌病毒,推動腫瘤學研究,,,,根除和控制這些疾病,,臨床廣泛應用激素療法,起作用,,醫(yī)學上許多重大發(fā)現與動物實驗的關系,11,表1： 早年醫(yī)學研究,,著名醫(yī)學科學家的重大發(fā)現與動物實驗的關系,,表1： 早年醫(yī)學研究,12,著名醫(yī)學科學家的

8、重大發(fā)現與動物實驗的關系,,表2 現代醫(yī)學研究,13,二、現代醫(yī)學生物學研究的重要支撐條件,,在醫(yī)學生物學研究領域里，進行實驗研究的條件可概括為AEIR四個基本要素。 A→Animal(動物) E →Equipment(設備) I →Information(信息) R →Reagent(試劑),14,三、新的動物種系及模型動物為生物醫(yī)學的發(fā)展開辟了廣闊前景,,,免疫缺陷動物的培育為

9、人類惡性腫瘤異種移植及體外研究帶來了生機。 具有鮮明人類疾病模型特征的模型動物品系達數千種。 通過轉基因和基因敲除來創(chuàng)造動物新品系及新的動物模型將成為實驗動物科學發(fā)展的新領域。,15,四、在醫(yī)學生物學、工農業(yè)等各個領域的廣泛應用,,,（一）醫(yī)學生物學方面（二）制藥工業(yè)方面（三）生物制品方面（四）輕工業(yè)與食品工業(yè)方面（五）農業(yè)和畜牧獸醫(yī)方面（六）國防和軍事科學方面（七）環(huán)保和地震監(jiān)測等方面,第一章復習題,1

10、、何謂實驗動物和實驗用動物（laboratory animal and experimental animal）?2、實驗動物在醫(yī)學生物學中的作用有哪些？3、在醫(yī)學生物學研究領域里，進行實驗研究的條件可概括為AEIR四個基本要素，如何理解實驗動物在其中的重要作用？,16,17,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,一、國際上實驗動物管理與發(fā)展概況 （一）實驗動物標準化管理,1950年成立了美國實驗動物科學學會；1952年，日本成立

11、了實驗動物中央研究所，專門從事實驗動物標準化工作；1956年，聯合國科教文組織、國際醫(yī)學組織、國際生物學協會共同發(fā)起成立了“實驗動物國際委員會”，后更名為國際實驗動物協會；1956年，美國開始建立“實驗動物飼養(yǎng)與應用認可程序”，為實驗動物研究的專業(yè)性提供了標準化的程序；1961年，加拿大生物聯合會建立了動物管理常務委員會，開始實驗動物飼養(yǎng)管理標準化工作。,18,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,（二）實驗動物科學發(fā)展,在實驗動物

12、科學發(fā)展歷程中，近交系（1909年）、無菌動物（1943年）的成功培育和應用以及免疫缺陷動物（1962年）的問世是實驗動物科學發(fā)展的里程碑。 在高等生物體中沒有一個基因是單獨活動的，基因功能的評估，唯一的辦法是從分子生物學本身轉移到生物個體——即整體動物模型的分析。一般來說是:分子→細胞→組織→器官→個體 近年來，人們利用分子生物學技術和胚胎工程技術進行了大量的基因定位突變、基因敲除（Knock-out）和轉

13、基因（Knock-in）研究工作，成功地培育了上千種新動物（Transgenic Animal）和上百種動物生物反應器（Animal Bioreactor）。,19,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,(三) 實驗動物發(fā)展趨勢,實驗動物使用總量下降，高質量實驗動物使用量增加 實驗動物品種、品系增加 實驗動物模型走向商品化 實驗動物替代材料的應用和替代方法的研究發(fā)展加快,20,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,二、國內發(fā)展概況,1

14、988年10月31日經國務院批準，國家科委頒布《實驗動物管理條例》。 1994年10月，頒布了實驗動物《中華人民共和國國家標準》，2001年對1994年版國標進行了修訂并于2001年8月發(fā)布，2002年5月1日實施。2010年第二次修改發(fā)布，于2011年10月1日實施。,21,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,實驗動物科學發(fā)展規(guī)劃框架,22,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,實驗動物種子中心和種源基地分布圖,23,第二章

15、 實驗動物管理與發(fā)展狀況,24,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,實驗用猴基地,實驗用犬基地,25,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,SPF禽類中心,26,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,三、實驗動物福利（Animal Welfare）,實驗動物福利是指人類保障實驗動物健康和舒適生存權利的理念及其所提供的相應外部條件。動物福利不是片面的保護動物，而是在兼顧對動物利用的同時，考慮到動物的健康舒適，并反對使用那些極端的利用手段和方

16、式進行動物實驗。動物福利更加強調保證動物健康和舒適的生存狀態(tài).制定動物福利標準不應該光憑人類的良心道德，而是要依據科學，達到使動物維持生理和心理上處于健康和舒適的狀態(tài)來進行制定。,27,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,動物保護的含義： 1、為了保存物種資源或保育生物的多樣性，人類社會所提供的各種有效的保護措施。 2、保護動物免受身體損傷、疾病折磨和精神痛苦等，減少人為的活動造成的直接傷害。也可以認為是動物的保?。╤

17、eath)和福利(welfare)，也就是動物的康樂。,28,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,來自不久前結束的“國際動物福利與立法”國際研討會的消息稱，關于實驗動物和動物貿易的福利問題的條文即將被寫進相關國際法規(guī)中。目前世界上已經有許多國家制定了比較完善的動物福利法規(guī)。,29,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,國際上普遍承認動物有五大自由(1)享有不受饑渴的自由； (2)享有生活舒適的自由；(3)享有不受痛苦傷害和疾病威脅的

18、自由；(4)享有生活無恐懼和悲傷的自由；(5)享有表達天性的自由。,30,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,提示：,一個國家的國民對動物的態(tài)度如何，在某種程度上是衡量一個社會文明程度的主要標志。 動物是人類共同的財富，它們以自己的生命貢獻于人類生活，它們至少也應該享受生命的一般樂趣，而不應該在被虐待中走完一生。我國加入世界貿易組織，現在我們正大力提倡綠色環(huán)保，保護動物、善待生命不僅是所有善良人的愿望，也是社會走向穩(wěn)定和文明

19、的主要因素，更關系到國家在國際上的形象。,31,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,32,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,33,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,四、3R原則,3R原則作為一個系統(tǒng)理論最早是由英國動物學家William Russell和微生物學家Rex Burch提出，見于1959年出版的《仁慈實驗技術原理》一書。隨后逐漸得到世界范圍內廣大科技工作者的認同，被廣為采用。3R即替代(replacement）、減少（red

20、uction）和優(yōu)化(refinement）。3R原則的推進，最終將使實驗動物的使用量逐漸減少，動物實驗結果的準確性、可靠性不斷提高。,34,第二章 實驗動物管理與發(fā)展狀況,,五、實驗動物從業(yè)人員應具備的職業(yè)道德,1、正確認識和對待實驗動物科技工作，熱愛實驗動物事業(yè)。2、自覺遵守實驗動物各項法規(guī)、標準和管理規(guī)定。3、自覺遵守科技工作者應遵守的職業(yè)道德。4、愛護實驗動物、善待生命，注重實驗動物福利要求，遵守動物實驗倫理規(guī)范。5、

21、認真鉆研業(yè)務，具有扎實的專業(yè)基礎理論和技能。6、實事求是，注重信譽和承諾。7、科學嚴謹，態(tài)度認真，不弄虛作假。8、團結互助，樂意助人，熱心服務。9、重視防護和生物安全，不污染環(huán)境，遵守社會公德。,第二章復習題,1、為什么說在實驗動物科學發(fā)展歷程中，近交系（1909年）、無菌動物（1943年）的成功培育和應用以及免疫缺陷動物（1962年）的問世是實驗動物科學發(fā)展的里程碑？2、R的含義及拼寫（replacement、reducti

22、on、refinement）？3、何謂動物福利（welfare）？4、動物的五大自由？,35,36,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,一般近交系 重組近交系

23、 近交系動物 重組同類系 同基因型動物 同源突變近交系

24、 同源導入近交系遺傳限定動物 雜交群動物（近交系F1） 異基因型動物 封閉群動物,,,,37,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類

25、和質量控制,一、近交系 （一）概念 近交系（inbred strain）是經連續(xù)20代(或以上)的全同胞兄妹交配(或親代與子代交配)培育而成,近交系數應大于99%,品系內所有個體都可追溯到起源于第20代或以后代數的一對共同祖先,該品系稱為近交系。 （二）命名 以大寫英文字母或大寫英文字母加阿拉伯數字命名，符 號應盡量簡短。如A系、BALB、TA1系、C3H。,38,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物

26、遺傳學分類和質量控制,（三）亞系和支系 近交系的亞系（substrain）分化是指一個近交系內各 個分支的動物群之間，已經發(fā)現或十分可能存在遺傳 差異。 1．亞系和支系的形成原因 ①近交代數達40代以前形成的分支。20-40之間。 ②一個分支與其它分支分開繁殖超過100代。 ③基因突變，殘雜合基因或遺傳污染。,39,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制

27、,2．亞系的命名 亞系的命名方法是在原品系名稱后另一道斜線（/），斜線后標明亞系的符號。 ①數字，如DBA/1、DBA/2等。 ②培育或產生亞系的單位或人的縮寫英文名稱，第一個字母用大寫，以后的字母用小寫。如A/He,表示A近交系的Heston亞系。 ③當一個保持者保持的一個近交系具有兩個以上的亞系時，可在數字后再加保持者的縮寫英文名稱來表示亞系。如：C57BL/6J，C57BL/10J分別表示由美國杰克遜研究所保持的C

28、57BL近交系的兩個亞系。 ④一些建立及命名較早，并為人們所熟知的近交系、亞系名稱可用小寫英文字母表示，如BALB/c、C57BR/cd等。,40,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,（四）重組近交系 1．定義（1）重組近交系(recombinant inbred strain RI）：由兩個近交系雜合后，經連續(xù)20代以上兄妹交配育成的近交系。（2）重組同類系（recombinan

29、t congenic strain RC）：由兩個近交系雜合后，子代與兩個親代近交系中的一個近交系進行數次回交（通?；亟?次），再經無對特殊基因選擇的近親交配而育成的近交系。,41,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,2．命名 （1）重組近交系的命名 由兩個親代近交系的縮寫名稱中間加大寫英文字母X命名。由相同雙親交配育成的一組重組近交系用阿拉伯數字予以區(qū)分。如：由BALB/c與C57BL

30、兩個近交系雜育成的一組重組近交系，分別命名為CXB1、CXB2 ……,42,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,（2）重組同類系的命名 由兩個親代近交系的縮寫名稱中間加小寫英文字母c命名，用其中做回交的親代近交系（稱受體近交系）在前，供體近交系在后。由相同雙親交配育成的一組重組同類系近交系用阿拉伯數字予以區(qū)分。如：CcS1，表示由以BALB/c(C)為親代受體近交系，以STS(S)品系為供

31、體近交系，經2代回交育成的編號為1的重組同類系。,43,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,（五）同源突變近交系 1．定義 同源突變近交系(coisogenic inbred strain)是兩個近交系，除了在一個指明位點等位基因不同外，其他遺傳基因全部相同。 2．命名 由發(fā)生突變的近交系名稱后加突變基因符號（用英文斜體印刷體）組成，二者之間以連接號分開，如：DBA/Ha

32、-D。,44,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,（六）同源導入近交系 1．定義 同源導入近交系（同類近交系）(congenic inbred strain)通過雜交一互交系或回交等方式將一個基因導入到近交系中，由此形成的一個新的近交系與原來的近交系只是在一個很小的染色體片段上的基因不同。簡稱同源導入系（同類系）。,45,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分

33、類和質量控制,2．命名 由以下三部分組成：（1）接受導入基因的近交系名稱；（2）提供導入基因的近交系的縮寫名稱，并與前項之間用英文句號分開；（3）導入基因的符號（用英文斜體）與前項之間以字符分開。 如：B10．129-H-12b。表示該同源導入近交系的遺傳背景為C57BL/10sn(=B10)，導入B10的基因為H-12b，基因提供者為本129/J近交系。,46,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分

34、類和質量控制,（七）近交系的特征 1．基因位點的純合性 2．遺傳組成的同源性 3．表型一致性 4．長期遺傳穩(wěn)定性 5．遺傳特征的可分辨性 6．遺傳組成的獨特性 7．分布的廣泛性 8．背景資料的完整性,47,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,（八）近交系的應用1．遺傳組成和遺傳性狀一致，對

35、實驗反應一致，因此，只需用少量的動物，即可得到非常規(guī)律的實驗結果。2．組織相容性抗原一致，異體移植不產生排斥反應，是組織細胞和腫瘤移植實驗中最為理想的材料。3．明顯的生物學特征，如先天畸形，高腫瘤發(fā)病率，對某些因子敏感和耐受等，這些特點在醫(yī)學研究中是天然模型，非常重要。4．多個近交系同時使用不僅可分析不同遺傳組成對某項實驗的不同反應與影響，還可觀察實驗結果是否具有普遍意義。,48,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實

36、驗動物遺傳學分類和質量控制,二、封閉群 （一）概念 封閉群（遠交群）（Closed colny or outbred stock）是以非近親交配方式進行繁殖生產的實驗動物種群，在不從其外部引入新個體的條件下，至少連續(xù)繁殖4代以上。,49,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,（二）命名 封閉群由2-4個大寫英文字母命名，種群名稱前標明保持者的英文縮寫名稱，第一個字母須大寫，后面的字母

37、小寫，一般不超過4個字母。保持者與種群名稱之間用冒號分開。 如N：NIH表示由美國國立衛(wèi)生研究院（N）保持的NIH封閉群小鼠。 Lac：LACA表示由英國實驗動物中心（Lac）保持的LACA封閉群小鼠。 某些命名較早，又廣為人知的封閉群動物，名稱與上述規(guī)則不一致時，仍可沿用其原來的名稱。如Wistar封閉群大鼠。,50,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,（三）特征及應用

38、1．封閉群動物的遺傳組成具有很高的雜合性，因此在遺傳學上可作為選擇實驗的基礎群體，用于某些性狀遺傳的研究。封閉群具有類似于人類群體遺傳異質性的遺傳組成，因此在人類遺傳研究、藥物篩選和毒性試驗等方面起著不可替代的作用。2．封閉群動物具有較強的繁殖力和生活力，表現為每胎產仔多，胎間隔短，仔鼠死亡率低等、生長快、成熟早、對疾病抵抗力強、壽命長、生產成本低優(yōu)點。因而廣泛應用于預實驗、學生教學等實驗中。3．突變種所攜帶的突變基因通常導致動物在

39、某些方面的異常，從而可成為生理學、胚胎學和醫(yī)學研究的模型。,51,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,三、雜交群（一）概念雜交群（hybrids）是由不同品系或種群之間雜交產生的后代。兩個不同近交系雜交所生的第一代動物稱為雜交一代動物（F1）。（二）命名雌性親代名稱在前，雄性親代名稱在后，二者之間以大寫英文字母“X”相連表示雜交。將以上部分用括號括起來，再在其后標明雜交的代數（如F1

40、、F2等）。對品系或種群的名稱可使用通用的縮寫名稱。例如：（C57BL/6 X DBA/2）F1=B6D2F1,52,,第三章 實驗動物科學基本知識和技術,第一節(jié) 實驗動物遺傳學分類和質量控制,（三）雜交一代動物的特征及應用 1．遺傳和表型上的一致性 2．雜交優(yōu)勢 3．雜合的遺傳組成 4．作為某些疾病研究的模型,第三章復習題,1、實驗動物按遺傳控制分為？2、何謂近交系（inbr

41、ed strain），如何命名，其特征是什么？3、何謂近交系亞系（substrain），如何命名，其形成原因？4、重組近交系(recombinant inbred strain RI）、重組同類系（recombinant congenic strain RC）、同源突變近交系(coisogenic inbred strain)、同源導入近交系（同類近交系）(congenic inbred strain)的定義和命名？5、試根據