重大疾病模型研發(fā)及其專門化品系

1、“十二五”國家科技計劃項(xiàng)目答辯,,實(shí)驗(yàn)用小型豬重大疾病模型研發(fā)及其專門化品系培育,項(xiàng)目申報單位：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 北京畜牧獸醫(yī)研究所報 告 人 ：李奎,項(xiàng)目參加單位：南方醫(yī)科大學(xué)中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)深圳華大基因研究院中國農(nóng)業(yè)大學(xué)吉林大學(xué),提綱,一、任務(wù)需求分析二、項(xiàng)目目標(biāo)三、研究內(nèi)容四、技術(shù)路線五、技術(shù)難點(diǎn)六、考核指標(biāo)七、創(chuàng)新性

2、八、科研條件,一、任務(wù)需求分析,1.小型豬是理想的疾病動物模型嚙齒類動物模型和人類之間存在諸多差異與小鼠等相比，小型豬在形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)、內(nèi)分泌學(xué)、基因組學(xué)等方面與人類具有很高的相似性小型豬作為糖尿病、心血管疾病、鼻咽癌等模型具有明顯的優(yōu)勢世界各國加大了轉(zhuǎn)基因豬疾病模型的研究力度,一、任務(wù)需求分析,2.建立小型豬人類重大疾病模型應(yīng)用前景廣闊代謝性疾病和癌癥等非傳染性疾病已成為危害人類健康的“頭號殺手”建立動物疾病模型是

3、研究疾病發(fā)生機(jī)理、藥物動力學(xué)、新藥安全及療效評價等的關(guān)鍵缺乏小型豬2型糖尿病、動脈粥樣硬化、小型豬乳腺癌和鼻咽癌模型,一、任務(wù)需求分析,3.重大疾病模型表型評價國際上，多個機(jī)構(gòu)已開展了大規(guī)模疾病模型的表型評價，這些機(jī)構(gòu)已制定了小鼠表型評價的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程小型豬疾病模型表型評價也已積累了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立小型豬重大疾病模型表性評價的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、數(shù)據(jù)庫和共享平臺十分必要,一、任務(wù)需求分析,4.專門化品系培育具有重大市場需求小型豬重

4、大疾病模型專門化品系：指基于相關(guān)疾病自發(fā)性易感個體或轉(zhuǎn)基因模型動物，經(jīng)遺傳和表型共同選育，繁育三代以上形成的健康狀況良好、生長發(fā)育正常、繁殖能力穩(wěn)定，特定階段發(fā)生或可誘導(dǎo)發(fā)生某種人類疾病典型臨床特征的群體，群體內(nèi)有效個體數(shù)不少于30頭專門化品系能保證疾病動物模型的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化,一、任務(wù)需求分析,4.專門化品系培育具有重大市場需求國際上已形成SinclairTM 、YucatanTM、HanfordTM等小型豬疾病模型品系我國還沒

5、有小型豬疾病模型品系我國擁有獨(dú)特而又豐富的小型豬種質(zhì)資源,五指山小型豬近交系、巴馬小型豬封閉群等均歷經(jīng)二十多年的選育,為重大疾病模型專門化品系培育奠定了重要基礎(chǔ),二、項(xiàng)目目標(biāo),1.以本組2008年開始高脂、高糖和高膽固醇誘導(dǎo)小型豬2型糖尿病和動脈粥樣硬化兩個模型群體為基礎(chǔ)，獲得疾病易感個體，經(jīng)系統(tǒng)選育，培育自發(fā)性模型品系2.通過完善基因修飾技術(shù)，建立多基因時空特異性誘導(dǎo)五指山近交系等小型豬2型糖尿病、動脈粥樣硬化、乳腺癌和鼻咽癌疾

6、病發(fā)生的模型，經(jīng)系統(tǒng)選育建立專門化品系3.建立小型豬2型糖尿病、動脈粥樣硬化、乳腺癌和鼻咽癌等模型表型分析標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，以及多層面比較分析數(shù)據(jù)庫；對轉(zhuǎn)基因疾病模型、自發(fā)性模型及專門化品系進(jìn)行系統(tǒng)評價,三、研究內(nèi)容,課題1：轉(zhuǎn)基因小型豬代謝性疾病模型制備完善多基因時空特異性表達(dá)調(diào)控方法制備小型豬β細(xì)胞功能調(diào)控模型：通過對IAPP、GLUT2等基因的誘導(dǎo)表達(dá)或敲除制備小型豬胰島素抵抗糖尿病模型：通過脂肪、肌肉等組織特異性敲除胰島素

7、促葡糖利用相關(guān)基因制備小型豬2型糖尿病多基因協(xié)同模型制備小型豬動脈粥樣硬化模型,三、研究內(nèi)容,課題2：轉(zhuǎn)基因小型豬腫瘤模型制備制備過表達(dá)人p53突變體和EB病毒LMP1基因細(xì)胞系，并獲得鼻咽癌疾病模型制備組織特異性敲除p53基因小型豬制備同時組織特異性敲除p53基因和組織特異性表達(dá)LMP1基因的轉(zhuǎn)基因小型豬制備多基因共表達(dá)的轉(zhuǎn)基因乳腺癌模型制備同時組織特異性敲除p53和ERCA1基因的基因修飾豬,三、研究內(nèi)容,課題3：轉(zhuǎn)基

8、因代謝性疾病和腫瘤模型表性評價開展2型糖尿病模型相應(yīng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化檢測技術(shù)體系研究開展動脈粥樣硬化模型血脂指標(biāo)、血管影像學(xué)和病理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化分析技術(shù)體系研究開展腫瘤模型腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移指標(biāo)和腫瘤發(fā)生早期標(biāo)志分子等的檢測和分析技術(shù)研究開展轉(zhuǎn)基因和自發(fā)模型表型評價研究建立小型豬生理生化學(xué)、解剖學(xué)等數(shù)據(jù)庫建立疾病模型制備用技術(shù)資料庫,三、研究內(nèi)容,課題4：代謝性疾病和腫瘤等模型專門化品系培育確定影響疾病發(fā)生發(fā)展過程和病理組織學(xué)變化的基

9、因?qū)ξ覈饕獙?shí)驗(yàn)用小型豬進(jìn)行大規(guī)模全基因組掃描和表性評價培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的五指山小型豬2型糖尿病和動脈粥樣硬化專門化品系2個以上培育具有2型糖尿病、動脈粥樣硬化、乳腺癌、鼻咽癌等專門化品系3個以上,四、技術(shù)路線,五、技術(shù)難點(diǎn),1.國際上小型豬自發(fā)性模型專門化品系稀少美國“Low K”和”“High K”品系由于缺乏標(biāo)記基因選擇及大動物近交發(fā)生衰退，分別只維持了5個世代和4個世代中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所、第三軍醫(yī)大學(xué)

10、、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)已培育出優(yōu)秀的小型豬近交系和封閉群，并結(jié)合大規(guī)模分子標(biāo)記進(jìn)行系統(tǒng)選育，在小型豬實(shí)驗(yàn)動物化培育及管理方面均積累了豐富經(jīng)驗(yàn),五、技術(shù)難點(diǎn),2.小型豬轉(zhuǎn)基因疾病模型制備技術(shù)難度較大已建立的技術(shù)：鋅指核酸酶和轉(zhuǎn)座子技術(shù)大片段基因轉(zhuǎn)移技術(shù)組織特異性Cre-loxp系統(tǒng)多肽2A位點(diǎn)和復(fù)合基因轉(zhuǎn)移技術(shù)Tet-on/Tet-off技術(shù)國際上轉(zhuǎn)基因小鼠疾病模型制備已相當(dāng)成熟,五、技術(shù)難點(diǎn),3.小型豬重大疾病模型評價平臺缺少成熟

11、的經(jīng)驗(yàn)可借鑒已獲得大量各種組織器官組織學(xué)切片在疾病模型及表型評價方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，并建立了相關(guān)領(lǐng)域的疾病檢測和評價平臺通過收集、整理相關(guān)資料，集成標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的重大疾病模型評價平臺,六、考核指標(biāo),1.獲得誘導(dǎo)模型重要候選功能基因篩選標(biāo)記10-15個；獲得2型糖尿病和動脈粥樣硬化疾病易感個體；建立自發(fā)性2型糖尿病和動脈粥樣硬化專門化品系2個以上2.建立小型豬β細(xì)胞凋亡和胰島素分泌紊亂2型糖尿病模型5-8個；胰島素抵抗引發(fā)2型糖尿

12、病模型8-10個；豬β細(xì)胞功能調(diào)控和胰島素抵抗多基因協(xié)同2型糖尿病模型6-8個,六、考核指標(biāo),3.建立小型豬基因敲除或RNA干擾動脈粥樣硬化模型5-8個4.建立小型豬乳腺癌模型3-5個；建立小型豬鼻咽癌模型3-5個5.建立轉(zhuǎn)基因小型豬疾病模型專門化品系3個以上,六、考核指標(biāo),6.建立小型豬代謝性疾病和腫瘤等模型評價指標(biāo)的檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范7.建立疾病模型相關(guān)基因信息及生理生化等數(shù)據(jù)庫；完成30個以上小型豬轉(zhuǎn)基因模型及5個以上轉(zhuǎn)基因

13、和自發(fā)模型專門化品系的表型評價8.獲得原創(chuàng)性成果2項(xiàng)以上，建立相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)草案5項(xiàng)以上,六、考核指標(biāo),9.建立小型豬疾病模型研發(fā)與評價平臺2個；申請或獲得專利30項(xiàng)以上10.發(fā)表科研論文60篇以上，其中IF>5.0的10篇以上11.建立一支小型豬疾病模型研究和專門化品系培育的技術(shù)隊(duì)伍,七、創(chuàng)新性,1.在國際率先規(guī)?；闹苽湟慌逯干叫⌒拓i多基因調(diào)控模型2.首次建立穩(wěn)定的2型糖尿病和動脈粥樣硬化自發(fā)性模型及其專門化品系

14、3.在國際上首次制備三陰性乳腺癌模型4.在國際上率先建立相關(guān)疾病特征數(shù)據(jù)庫及小型豬疾病模型評價技術(shù)平臺,八、科研條件,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所中國實(shí)驗(yàn)用小型豬種質(zhì)資源中心科技部規(guī)劃實(shí)驗(yàn)動物領(lǐng)域八大種質(zhì)資源中心之一擁有剖腹凈化、仔豬隔離器飼養(yǎng)、遺傳質(zhì)量控制室、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控室、生物學(xué)特性研究和實(shí)驗(yàn)用小型豬信息管理系統(tǒng)等功能設(shè)施具有年生產(chǎn)SPF豬200頭，清潔豬300頭和普通級實(shí)驗(yàn)用豬1500頭的能力,中心概貌,SPF 豬

15、舍,污水處理池,值班室,仔豬飼養(yǎng)間,空調(diào)機(jī)組,發(fā)電機(jī),,,,,SPF區(qū)豬舍,清潔區(qū),八、科研條件,提出的實(shí)驗(yàn)動物國家標(biāo)準(zhǔn),八、科研條件,體重變化,平均值T檢測,個體進(jìn)展程度,八、科研條件,腹脂,內(nèi)臟脂肪,試驗(yàn)組眼肌,對照組眼肌,試驗(yàn)組胰腺脂肪,實(shí)驗(yàn)組背膘,試驗(yàn)組四頭肌,試驗(yàn)組心臟,八、科研條件,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所目前正在進(jìn)行五指山近交系等小型豬2型糖尿病及動脈粥樣硬化易感個體篩選、轉(zhuǎn)基因制備疾病模型等研究建立了糖尿病血

16、液生理生化檢測、糖耐量分析、胰島素抗性評價、細(xì)胞因子評價等表型和評價體系建立了動脈粥樣硬化動物模型，制訂小型豬動脈粥樣硬化的血液學(xué)、血管照影等評價技術(shù)通過顯微注射制備了轉(zhuǎn)GH12豬、生長激素基因豬誘導(dǎo)載體(Tet-on)豬及條件表達(dá)TRE-GH豬,南方醫(yī)科大學(xué)腫瘤研究所 所長姚開泰教授，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院院士 重大疾病的轉(zhuǎn)錄組與蛋白質(zhì)組學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 構(gòu)建了可視化的鼻咽癌轉(zhuǎn)移治療動物模型，開展了基于基因芯片

17、、miRNA芯片、甲基化芯片、蛋白細(xì)胞增殖型等研究，均為新型鼻咽癌轉(zhuǎn)基因動物模型的建立及后續(xù)表型分析打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。 基礎(chǔ)設(shè)施，相關(guān)研究工作進(jìn)展，成果（待補(bǔ)充）,八、科研條件,八、科研條件,中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院 設(shè)有國內(nèi)領(lǐng)先的中心實(shí)驗(yàn)室、臨床藥理中心、實(shí)驗(yàn)動物和衛(wèi)生部內(nèi)分泌重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 設(shè)有糖尿病、肥胖癥等8個研究中心或課題組 擁有抗體制備及激素檢測平臺和內(nèi)分泌與代謝疾病基因檢測平臺 基礎(chǔ)設(shè)施，相關(guān)研究工作進(jìn)展