小型猪实验动物化研究现状及其应用前景

小型猪实验动物化研究现状及其应用前景

1 、小型猪实验动物化研究的意义

1．1 小型猪作为实验动物应用十分广泛

猪在解剖学、生理学、疾病发生机理等方面与人极其相似，在生命科学研究领域中具有重要的实际应用价值。目前已用于肿瘤、心血管病、糖尿病、外科、牙科、皮肤烧伤、血液病、遗传病、营养代谢病、新药评价等多个方面。l982年、l985年曾先后2次分别在中国台湾和美国举行了“小型猪在生物医学研究中的应用”的国际研讨会，比较系统地反映了猪作为动物模型在生物医学研究中的重要地位，小型猪的应用数量逐年大幅度递增。同时，由于动物保护等因素，小型猪有望取代实验猴、犬成为被大量使用的新型实验动物。

1．2小型猪作为生物医学材料呈现良好的应用前景

小型猪作为异种移植的供体具有许多优点，其诱人前景吸引着众多的生物医学工作者和战略投资家。猪在心血管系统、消化系统、皮肤系统、骨骼发育、营养代谢等方面与人类具有较大的相似性，既能解决人源器官严重不足、提供源源不断的供体器官、组织、细胞，也可克服灵长类动物异种带来的伦理、烈性病毒传染病等问题，一直是人类异种移植的首选供体和研究开发的热点。转基因猪的研究一方面可为人类异种器官移植服务，另一方面也可作为生物反应器生产人类的重要蛋白。通过猪细胞人源化改造，用于人类疑难疾病的治疗，如猪红细胞抗原的化学修饰、猪血红蛋白与血液代用品、猪胚细胞与脑血栓的治疗等。转基因猪皮也即将实现产业化。许多猪源性人用生物制品和功能食品如凝血酶、纤维蛋白原、转移因子、抗人白细胞免疫球蛋白、凝血因子Ⅷ、卟啉铁等已经被美国、欧盟、日本等发达国家的食品药品监督管理部门批准生产，《中华人民共和国药典》和《中国生物制品规程》也有部分收载。制约上述制品产业化的主要因素是缺乏标准化的实验用猪和系统的病毒安全性检测体系。1．3我国小型猪研究具有源头创新、资源独特等特点

我国具有独特而又丰富的小型猪资源，它们在原产地均为长期近亲交配形成的封闭群体，具有体型小、遗传稳定等特点，与国外的多品种杂交小型猪相比，具有明显的优势。以特有小型猪资源为基础，进行闭锁繁育，不仅保存了珍贵的品种资源，而且使品种遗传及表型特征更加稳定，更加符合生命科学研究的要求，达到了保种与选育的双重目的。这是我国具有独特的小型猪资源所带来的无可比拟的优势。经过选育的小型猪品系各具特色，使我国小型猪品系呈现高水准、独特、多样、适应生命科学研究多种需求，为其研究提供比较完善的参照系统、丰富基因类型的格局。版纳微型猪的高度近交及其近交系形成、亚系分化，五指山小型猪的近交，贵州小型猪趋于微型化，广西巴马小型猪“两头乌”独特毛色、微型化，均显示了其独特的优势。

1．4我国生物医药产业的发展对标准化实验用小型猪需求迫切

我国生物医学科学事业的发展使实验用小型猪得到了越来越广泛的应用。我国在人的血型改造、实验用小型猪接种人的血液干细胞研究及猪皮的改造等应用研究方面取得了重要进展，猪用于人类疾病模型的培育，人类异种器官移植等研究开发工作也对标准化的实验用猪提出了更高的要求。因此，开展我国特有实验用小型猪资源开发与应用研究，培育我国实验用小型猪近交系和封闭群，提出我国实验用小型猪遗传学、微生物学、环境、营养标准，形成我国实验用小型猪的理论与技术体系，满足生物医学研究对高质量实验用小型猪的需求已成为亟待解决的重要课题。

2、国外小型猪实验动物化研究发展现状

2．1 国外培育的小型猪品种较多，但缺乏资源优势

早在20世纪40年代，美国就开始了小型猪的培育开发研究。至80年代，美国、德国、日本等国家先后培育的小型猪品系主要有美国小型猪品系(包括Minnesota Hormel小型猪、Pitman—Moor小型猪、Essex小型猪、Hanford小型猪、Yucatan小型猪、Nebraska小型猪)、

日本小型猪品系(包括Oh mini Buda小型猪、Clawn mini小型猪、Huei-Jin小型猪)、德国Gottingen小型猪等，并陆续应用于生物医学研究。

小型猪是珍稀猪种，原产地主要在中国和越南，发达国家大多缺乏优质原始的小型猪资源。国外小型猪培育多采用世界各地小体型猪种或野猪进行多品种杂交选育而成。因多品种作亲本，遗传基础不一，加之培育历史短，目前培育的小型猪体型普遍较大，毛色类型参差不齐，遗传背景及其表型尚待稳定。至于其近交系培育则开展更少，仅见美国Yucatan小型猪作过一定程度的近交培育，近交系数仅达到0．25~0．37，可见近交培育是相当困难的。

2．2 国外小型猪实验动物化研究与产业化同步推进，成效显著

发达国家实验动物科学发展的整体优势和先进程度，加速了小型猪实验动物化的开发研究。l)从遗传资源的角度，集中攻关，缩短了小型猪的基础研究进程2)从微生物、环境、营养控制的角度，全面开展小型猪实验动物标准化研究，及早培育出SPF小型猪；3)从开发研究伊始就十分注重小型猪的商品化与产业化，一方面扩大了小型猪的研究范围及其品系的影响，更重要的是使小型猪的开发研究步入良性发展轨道。如德国Gottingen小型猪，l984年已畅销到多个国家和地区：随后又成立了Ellegaader跨国公司，拥有2个SPF育种场，专业从事实验用小型猪研究、开发和供应。

2．3 国外小型猪应用广泛

小型猪作为实验动物已广泛应用于肿瘤、心血管病、糖尿病、外科、牙科、皮肤烧伤、血液病、遗传病、营养代谢病、新药安全性评价等生物医学研究的多个方面，已成为人类的“替难者”。随着动物保护运动的兴起，国际动物保护组织对实验动物的限制愈加严格，多数经济发达国家均制定了一整套较为完善的实验动物管理法律法规，“3R”原则(Reduce，Replace，Refine)逐渐推广，非人灵长类及犬等高等动物使用受到限制，逐渐被猪等食用动物所替代。以加拿大为例，1994年与l989年相比，在常规实验动物使用量下降25％的同时，实验用猪的使用量增加了55％。

小型猪作为人用生物医学材料的供体，一直是人类异种器官移植的首选动物。以器官的形态、功能匹配为原则，培育用于器官移植的小型猪；建立猪胚胎干细胞系用于基因改造，敲除与排异反应有关的基因；通过核移植技术或囊胚注射技术生产器官供体猪，为人类提供适当的供体器官，已为世人所公认，并付诸于实践。

转基因猪的研究一方面可为人类异种器官移植服务，另一方面也可作为生物反应器参与人类重要蛋白的生产。如用于制备人血红蛋白的转基因猪培育成功，且转基因猪健康状况良好；利用小型猪生产猪源性人用生物制品，如凝血酶、纤维蛋白原、抗人白细胞免疫球蛋白、凝血因子Ⅷ、人造皮肤等。其中有的产品已实现产业化生产、有的已进入临床前研究、有的取得重大研究进展，呈现良好的应用发展前景。

3、国内小型猪实验动物化研究发展现状

我国是养猪大国，具有培育小型猪得天独厚的资源及条件。从上世纪80年代初开始，我国开始对小型猪资源进行调查和实验动物化研究。其主要品系或资源有版纳微型猪近交系、五指山小型猪近交系、广西巴马小型猪、贵州小型猪、甘肃蕨麻小型猪、藏猪等。

3．1 版纳微型猪近交系

云南农业大学以版纳微型猪为种源，在上世纪70年代末开始近交实验。由于采取了不同于美英等国已采用过的设计方案和一系列重要措施，克服了近交衰退，使早期世代的近交系得以存活继代，分离和重组而纯合的有利或合意基因逐代增加而达到稳定。至2001年，近交系已顺利进入l9世代，近交系数将高达0．983，培育成功两个体型大小不同、基因型各异的近交系和6个家系，在不同的家系内又进一步分化出具有不同表型和遗传标记的l8个亚系，始终处于国际领先地位。中国科学院上海实验动物中心于1995年自原产地引进版纳微型猪，系统地进行了生物学特性研究(国际合作项目)，目前保持有一定规模的核心群。