第十一章遗传工程动物模型

2010-9-1
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转基因动物的命名
例： C57BL/6J-TgN(CD8Ge)23Jwg BL/6J 表示：来源于美国杰克逊研究所（J）的 表示：来源于美国杰克逊研究所（ BL/6J品系小鼠被转入 TgN）CD8基因 品系小鼠被转入（ C57BL/6J品系小鼠被转入（TgN）CD8基因 Ge）；转基因在JonW.Gordon Jwg） ）；转基因在JonW.Gordon（ （Ge）；转基因在JonW.Gordon（Jwg）实 验室完成， 验室完成，获取于一系列显微注射后得到 的序号为23的小鼠。 23的小鼠 的序号为23的小鼠。
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模式动物
在过去一个世纪的研究中，小鼠的基因组改 在过去一个世纪的研究中， 造技术成熟， 造技术成熟，且生理生化和发育过程和人类 相似，基因组和人类99 同源， 99％ 相似，基因组和人类99％同源，所以人类疾 病的小鼠模型基本上可以真实模拟人类疾病 的发病过程及对药物的反应； 的发病过程及对药物的反应；小鼠作为遗传 学研究材料的另一优势还在于其基因组计划 已基本完成。 已基本完成。 遗传工程小鼠模型是基因功能、人类疾病发 遗传工程小鼠模型是基因功能、 病机制及新药研究开发的最重要的模式生物 之一。 之一。
第十一章
遗传工程动物模型
模式动物
模式动物通常指人们研究生命现象过程中长期、 模式动物通常指人们研究生命现象过程中长期、 果蝇、小鼠、 反复作为研究材料的动物, 反复作为研究材料的动物,如：果蝇、小鼠、 线虫等。人们在对这些物种的形态、解剖、 线虫等。人们在对这些物种的形态、解剖、生 生化、 理、生化、细胞及遗传进行全面分析和归纳的 基础上,把它们作为典范, 基础上,把它们作为典范,将对其研究得出的规 推演到相关的生物物种中, 律,推演到相关的生物物种中,从而加快了对其 他各种生物的研究。 他各种生物的研究。 由于小鼠和人类的高度同源，更多的研究以小 由于小鼠和人类的高度同源， 鼠为对象。 鼠为对象。
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显微注射转基因动物
转基因动物的概念：通过实验手段将外源遗传物 转基因动物的概念： 质导入到动物胚细胞中，并能稳定遗传， 质导入到动物胚细胞中，并能稳定遗传，由此获 得的动物称为转基因动物 转基因动物。 得的动物称为转基因动物。
导入外源DNA，动物基因组产生可以遗传的改变包括： 导入外源DNA 动物基因组产生可以遗传的改变包括： DNA， 外源DNA片段至少整合到一条染色体的一个位点上； DNA片段至少整合到一条染色体的一个位点上 1. 外源DNA片段至少整合到一条染色体的一个位点上； 2. 外源DNA片段的插入使基因组中任何一个基因的结构 外源DNA片段的插入使基因组中任何一个基因的结构 DNA 发生改变； 发生改变； 外源DNA片段的插入使染色体发生重排； DNA片段的插入使染色体发生重排 3. 外源DNA片段的插入使染色体发生重排； 导入可以持久存在的遗传实体。 4. 导入可以持久存在的遗传实体。
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ENU诱变小鼠的应用 ENU诱变小鼠的应用
转基因动物,基因定点突变动物都是有计划,有目 转基因动物,基因定点突变动物都是有计划, 的地研究已知基因的表达,功能及互作效应, 的地研究已知基因的表达,功能及互作效应,而 ENU诱变小鼠出发点不是任何特定的基因 诱变小鼠出发点不是任何特定的基因, ENU诱变小鼠出发点不是任何特定的基因,而是从 大量的随机突变中筛选感兴趣的表型, 大量的随机突变中筛选感兴趣的表型,或获得与 人类疾病临床症状相似的模型动物, 人类疾病临床症状相似的模型动物,再利用此模 型动物进行定位,克隆,鉴定新的基因。 型动物进行定位,克隆,鉴定新的基因。在此基础 上,还可以再通过转基因技术和基因敲除技术来 验证该基因的功能, 验证该基因的功能,作用以及在个体发育中的表 从而揭开模型性状的形成机制。因此, 达,从而揭开模型性状的形成机制。因此,遗传工 程动物模型制作技术的交互运用, 程动物模型制作技术的交互运用,将极大地推进 基因组学研究的进程。 基因组学研究的进程。
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乙酰基亚硝基脲) ENU (乙酰基亚硝基脲) 诱变小鼠
ENU诱变是近三十年来发展起来的研究功能 ENU诱变是近三十年来发展起来的研究功能 基因的新手段。由于ENU ENU处理后雄鼠精子基 基因的新手段。由于ENU处理后雄鼠精子基 因组发生点突变， 因组发生点突变 ， 使得后代小鼠有可能出 现突变表型， 现突变表型 ， 经筛选及遗传试验能够得到 突变系小鼠。 通过对突变小鼠的深入研究、 突变系小鼠 。 通过对突变小鼠的深入研究 、 对突变基因定位及位置候选法克隆突变碱 基就会得到突变基因的功能信息。 基就会得到突变基因的功能信息。
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遗传工程动物模型
定义：随着现代生物技术方法的不断进步， 定义：随着现代生物技术方法的不断进步， 人们可以人为的运用各种技术手段有目的 的干预动物的遗传组成， 的干预动物的遗传组成，导致动物新的性 状的出现，并使其能有效的遗传下去， 状的出现，并使其能有效的遗传下去，形 成新的可供生命科学研究和其他目的所用 的动物模型，这类动物可被称为遗传工程 的动物模型，这类动物可被称为遗传工程 动物模型。 动物模型。
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转基因动物在医学研究中 的应用
1. 转基因动物是对多种生命现象本质深入了解的 工具，如研究基因结构与功能的关系， 工具，如研究基因结构与功能的关系，细胞核 与细胞质的相互关系， 与细胞质的相互关系，胚胎发育调控以及肿瘤 等； 可以用来建立多种疾病的动物模型， 2. 可以用来建立多种疾病的动物模型，进而研究 这些疾病的发病机理及治疗方法； 这些疾病的发病机理及治疗方法； 3. 转基因动物可作为医用或食用蛋白的生物反应 器。
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基因定位突变动物模型
基因定位突变又称基因敲除、基因剔除或基因打 基因定位突变又称基因敲除、 又称基因敲除 它是应用一段外源DNA 通过DNA同源重组， DNA， DNA同源重组 靶，它是应用一段外源DNA，通过DNA同源重组， 使得ES ES细胞特定的内源基因被破坏而造成其功能 使得ES细胞特定的内源基因被破坏而造成其功能 丧失，然后再通过ES ES细胞介导得到该基因丧失的 丧失，然后再通过ES细胞介导得到该基因丧失的 动物模型的过程 的过程。 动物模型的过程。 目前研究最多、最深入的是基因敲除小鼠。通过 目前研究最多、最深入的是基因敲除小鼠。 建立基因剔除小鼠来观察与外源DNA DNA相对应的正 建立基因剔除小鼠来观察与外源DNA相对应的正 常基因失活、 常基因失活、不表达的情况下会对动物个体产生 哪些影响。 哪些影响。
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基因定位突变动物的应用
1. 它可提供遗传病和其他疾病的诊断的遗 传信息， 传信息，可以指导对这些疾病的致病基 因和对病症病因的分析与认识； 因和对病症病因的分析与认识； 在人类器官移植方面具有重大的意义； 2. 在人类器官移植方面具有重大的意义； 3. 免疫分子基因敲除动物模型将免疫学研 究特别是免疫耐受的研究推进到一个新 的阶段。 的阶段。
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显微注射转基因动物
在建立遗传工程模型的众多方法中,显微注射法 在建立遗传工程模型的众多方法中, 是目前国际上公认的制备转基因动物模型的首选。 是目前国际上公认的制备转基因动物模型的首选。 1980--1981年产生 转基因动物自1980--1981年产生后，迅速发展。 转基因动物自1980--1981年产生后 迅速发展。 它克服了物种之间的生殖隔离， 它克服了物种之间的生殖隔离，实现了动物物种 之间遗传物质的交换和重组， 之间遗传物质的交换和重组，这不仅为遗传物质 的研究提供了新的手段，丰富了物种的基因库， 的研究提供了新的手段，丰富了物种的基因库， 也扩大了生命科学的视野，现已广泛应用于医药、 也扩大了生命科学的视野，现已广泛应用于医药、 农业及生物学领域。 农业及生物学领域。
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遗传工程动物模型
目前获得遗传工程动物模型的技术手段： 目前获得遗传工程动物模型的技术手段： 显微注射转基因技术——将外源性基因或DNA片 将外源性基因或DNA 1. 显微注射转基因技术 将外源性基因或DNA片 段插入动物基因组获得转基因动物的方法。 段插入动物基因组获得转基因动物的方法。 基因定位突变技术——包括基因剔除、基因插 包括基因剔除、 2. 基因定位突变技术 包括基因剔除 入和其他一些操作。 入和其他一些操作。 化学或放射诱变技术——造成DNA序列碱基改变 造成DNA 3. 化学或放射诱变技术 造成DNA序列碱基改变 并可通过复制而遗传的化学或物理方法。 并可通过复制而遗传的化学或物理方法。
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显微转基因注射基本方法
以单细胞受精卵为靶细胞,利用显微注射 以单细胞受精卵为靶细胞, 技术将构建好的载体DNA DNA直接注射入受精 技术将构建好的载体DNA直接注射入受精 卵的原核， 卵的原核，再将接受注射的受精卵移入 假孕母体输卵管继续发育获得转基因动 物个体。 物个体。 受精卵雄原核的显微注射是目前应用最 为广泛、常用、有效的方法。 为广泛、常用、有效的方法。
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Biblioteka Baidu
ENU诱变小鼠的应用 ENU诱变小鼠的应用
ENU诱变小鼠的研究利用基因组研究的最新 ENU诱变小鼠的研究利用基因组研究的最新 诱变小鼠的研究 成果,不仅能促进分子遗传学的发展, 成果,不仅能促进分子遗传学的发展,为人 类疾病的发病机制, 类疾病的发病机制,功能基因及相关学科研 提供大量不同表型的动物模型,而且,ENU 究提供大量不同表型的动物模型,而且,ENU 诱变是近年来被公认的最有潜力的制造突 变型动物的手段, 变型动物的手段,新的动物模型的建立有可 能导致新的疾病基因的发现和克隆, 能导致新的疾病基因的发现和克隆,对开发 具有独立知识产权的药物标靶和相应药物 至关重要,具有潜在的商业价值. 至关重要,具有潜在的商业价值.
2010-9-1 16
ENU诱变小鼠 ENU诱变小鼠
ENU 诱变开始于上个世纪70年代，初期主 ENU诱变开始于上个世纪70 年代， 诱变开始于上个世纪70年代 要集中于突变机制的研究。 要集中于突变机制的研究 。 目前全世界 的研究机构总数在10 个左右， 10个左右 的研究机构总数在 10 个左右 ， 集中在西 方发达国家。 在美国、 英国、 德国、 方发达国家 。 在美国 、 英国 、 德国 、 澳 大利亚及日本等发达国家， 大利亚及日本等发达国家 ， 已得到数千 种突变系小鼠， 种突变系小鼠 ， 有近百种突变基因在染 色体上定位， 色体上定位 ， 部分已经找到发生点突变 的碱基并克隆了相应的基因。 的碱基并克隆了相应的基因。
2010-9-1 15
ENU诱变小鼠 诱变小鼠
ENU(乙酰基亚硝基脲)是公认的最强的小鼠 ENU(乙酰基亚硝基脲) 乙酰基亚硝基脲 诱变剂， 诱变剂 ， 由于雄鼠生殖细胞的突变率远远 大于母鼠， 故一般用ENU 处理雄鼠。 ENU进 ENU处理雄鼠 大于母鼠 ， 故一般用 ENU 处理雄鼠 。 ENU 进 入雄鼠体内， 导致精原细胞大量死亡， 剩 入雄鼠体内 ， 导致精原细胞大量死亡 ， 余精原细胞通过分裂重建睾丸结构，ENU不 余精原细胞通过分裂重建睾丸结构，ENU不 借助任何代谢过程， 借助任何代谢过程 ， 直接渗入精原细胞的 细胞核与碱基结合，影响生殖细胞的DNA DNA复 细胞核与碱基结合，影响生殖细胞的DNA复 导致精子的碱基发生点突变， 制 ， 导致精子的碱基发生点突变 ， 突变的 种类包括碱基间的颠换、 转换或移码突变。 种类包括碱基间的颠换 、 转换或移码突变 。
2010-9-1 7
转基因动物的命名
1. 2. 3. 4. 转基因符号组成： 转基因符号组成： TgX(YYYYYY)#####Zzz TgX表示方式 TgX表示方式 (YYYYYY)表示插入片断 (YYYYYY)表示插入片断 #####表示实验室指定的动物序号 #####表示实验室指定的动物序号 Zzz表示实验室注册代号 Zzz表示实验室注册代号