第二章 实验动物遗传控制

2．严重联合免疫缺陷小鼠（Severe Combined Immunodeficient Mice, 简称SCID小鼠）
• 1983年由美国学者Bosma首先发现于C.B-17近交系小鼠，是位于 第16号染色体的称之为SCID的单个隐性突变基因所导致。
• SCID小鼠外观与普通小鼠无异，体重发育正常。但胸腺、脾、淋 巴结的重量一般均不及正常的30%，组织学上表现为淋巴细胞显 著缺乏。其胸腺多为脂肪组织包围，没有皮质结构，仅残存髓质， 主要由类上皮细胞和成纤维细胞构成。主要应用于人类肿瘤移植 研究，尤其在免疫导向治疗抗白血病药物的筛选、残留白血病细 胞的检出和淋巴瘤的研究当中。
品种和品系
• 目前实验动物中的品系、品种的概念已超出了一般动物分类学的 概念，在实验动物中常把同一种动物中具有不同遗传特性的动物 分为不同的品系和品种。
• 在近交系动物中具有不同遗传特性的动物称为品系，如C57BL/6J 是近交系小鼠中的一个品系；而在封闭群动物中常称为品种，如 KM是封闭群小鼠的一个品种。
（三）近交系动物的繁殖 • 近交系动物的繁殖可分为基础群(Foundation stock)、血缘扩大群
（Pedigree expansion stock）和生产群（Production stock）。 • 基础群和血缘扩大群严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖。动物不超过
5～7代都应能追溯到一对共同祖先。生产群动物一般以随机交配方式进 行繁殖。生产群动物随机交配繁殖代数一般不应超过4代。其培育方式有 以下三种见图3-1。
• 5. 个体性。由于不同品系都具有不同的遗传组成和生 物学特性，所以不同品系各有不同的特性。 6. 分布的广泛性。许多近交系在国际上广泛分布，从 而有可能在世界各国之间进行比较研究。 7. 资料可查性。近交品系的一个最有价值的特点是具 有相当数量的背景资料，在培育和保种的过程中都有 详细的记录，目前已有相当数量的文献记载着各个品 系的生物学特征。 8.可分辨性。每个近交品系都具有自己独特的生化标志 基因等特点，研究工作者可定期进行检测，以识别所 使用的近交品系动物是否可靠
（六）常用的近交系大小鼠
• 1．常用的近交系小鼠
1）A；2）AKR；3）BALB/c DBA/1 ；8）DBA/2
；
4）CBA
；5）C3H
；6）C57BL/6
源自文库
；7）
• 2．常用的近交系大鼠 • 1）ACI；2）BN；3）BUF ；4）COP；5）F344 ；6）SHR ；7）LEW。
二、同源突变近交系和同源导入近交系
4． 近交代数的表示，一般在品系符号后括号里写上“F”和数字 来表示。“F”是Filial的缩写，数字表示代数，如C3H（F10）。如 果由于资料不全，可以写上已知代数，在代数前面加上问号，如 AKR（F？+15）。如从其它实验室引入的近交系或亚系，又经自 己实验室若干代的繁殖，其近交代数的表示方法是在F符号后，先 标明引入时的子代数，再加上自己实验室繁殖的代数，如DBA/2 （F35+26），即表示此亚系是35代时引入的，又经自己培育了26 代。
• 同源导入近交系动物，除了导入基因外，其余的基因组成和原来 近交系之间是相同的。如果把同类近交系与原来的近交系做比较 研究，可以正确地分析导入基因的特定性状。
三、重组近交系
• 重组近交系（Recombinant Inbred Strain简称RI） 重组近交系是由两个无关的高度近交品系进行交配，产生F2代后， 再行全同胞交配达20代以上而育成的一个近交系列组动物。
第一节 相同基因类型动物
• 相同基因型动物主要是指近交系的动物，其中也包括同源突变近 交系、同源导入近交系、重组近交系、重组同类系和杂交一代动 物。下面分别作以介绍。
• 一、近交系 • （一）概念 • 近交系动物（Inbred strain animals）也称纯系动物，是经至少
连续20代的全同胞兄妹交配或亲子交配培育而成，品系内所有个 体都可追溯到起源于第20代或以后代数的一对共同祖先，这时个 体的近交系数大于98.6%，遗传物质高度纯合和稳定的品系的动 物，称为近交系
• （二）同源突变近交系的命名 由发生突变的近交系名称后加突变基因符号组成，二者之间以连接
号分开，如：DBA/Ha-D。当突变基因必须以杂合子形式保持时， 用“+”号代表野生型基因，如：A/Fa-+/c。
（三）同源导入近交系命名 同源导入系名称由以下三部分组成：例如：
接受导入基因的近交系名称ᄀ ┍提供导入基因的近交系的缩写名称 B10.129-H-12b
五、杂交一代
• 定义： 杂交一代又称为F1代，是指根据需要在两个品系动物之间有计划 的进行交配所获得的第一代动物。
• 特点： 1、杂交一代的动物由于具有杂交优势，因此其生活能力，对
外界环境的适应能力和抗病力等都较其亲代强。 2、避免了由于近亲交配所引起的衰退现象。 3、每只动物具有相同的基因组合和基本一致的表现型，对外
• 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，并具有新的多态性基因位点。
• 已广泛应用于新的多态性基因位点和新的组织相容性位点的鉴定、 多态性位点的多效性和连锁关系的研究和探测，以及临界特性的 遗传分析。除此之外，也用于寿命、自发性和诱发性疾病感受性 的研究，还用于生理学、药理学、形态学和行为特性的生物统计 分析等方面的研究。重组近交系的发展和使用，是哺乳类动物遗 传学中的最重要的发展之一。
Fn=1-(1- ΔF )n
（n：近交代数； ΔF ：每一代近交系数上升率） 如： ΔF =19%，兄妹连续交配第20代的近交率，即：F20 =1-（10.19）20=98.96%
（五）近交系的特征
• 1. 基因纯合性。通过持续20代以上的近亲繁殖，基因已高度纯合 化，在理论上应达到98.96%以上。 2. 遗传稳定性。由于近亲繁殖增加了在特定部位纯合子互相配合 的可能性，因而减少了遗传变异，因为基因高度纯合，所以纯合 子基因可以极稳定地传给后代。 3. 同基因性。基因型或称遗传型是一切遗传基础的总和，是内在 的遗传本质。同基因性，是指一个近交品系中所有个体在遗传上 是同源的。 4. 表现型的均一性。表现型是基因在环境因素作用下表现出来的、 可被直接观察到的亲代的性状。在相同环境因素的作用下，由于 遗传是均质的，所以其表现型是均一的，反应性是一致的。
• 每个近交系都有各自特有的遗传组成和生物学特性，且在长期传 代和世界各地分布后保持不变。
• 近交系动物的培育依据是孟德尔遗传分离定律。其原理是在人工 控制下让动物进行连续近亲交配，通过杂合子逐代遗传分离，纯 合子增加，不断提高群体的基因纯合率。其交配方式分近交、回 交、杂交和互交等四种。
• 采用近亲交配，不但能提高基因纯合率，而且能固定优良性状。 随着近交系动物的不断繁殖，育成的近交系动物可能由于残余杂 合性和突变而导致部分遗传组成的改变，会形成一些亚系或支系。
1．裸鼠 带有纯合裸基因（nu/nu）的小鼠具有两个主要的缺陷特征： • （1）毛发生长发育异常，表现为全身形似无毛，呈裸体外表； （2）无胸腺，仅有胸腺残迹或异常的胸腺上皮，这种上皮不能使 T细胞正常分化，缺乏成熟T细胞的辅助、抑制及杀伤功能，因而 细胞免疫力低下。
• 主要应用于人类的免疫细胞的移植和肺肿瘤的移植研究。
• 由于各种动物的耐受近交的能力不同，因而建立近交系的的近交 系数的标准也不同。如，小鼠和大鼠可以忍受最大程度的近交， 近交系数要求大于98.6%，而鸡则不同，过度近交很难成活保存， 故鸡的近交系数一般为37.5%—50%，相当于全同胞交配2—3个世 代。我国学者培育出西双版纳小耳猪JB、JS近交品系，两品系个 体的近交系数95.2%，相当于兄妹交配15代，是国际上第一株大 型哺乳类动物的近交系。
四、命名
• （一）普通近交系的命名
• 近交系小鼠的命名遵从“小鼠标准化遗传命名委员会（International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice）”的规定。其 它动物的命名依小鼠的命名法为准则。其命名规则是根据动物的来源、 历史和培育经过而命名的，用一系列的字母及数字来表示。近交系的命 名法简述如下： 1． 一般可用1~4个大写罗马字母，或者大写英文字母来表示，如A、BA、 NZB 、AKR、BALB、DBA、NYLA、NZBR等。 2． 有些品系可在大写英文字母间加入一些阿拉伯数字来表示，如C3H、 C57BL、CC57W、CC57BR等。 3． 非正规的命名，如果已广泛为国际所共知，则可保留沿用，如： “615”、“129”、“101”等。
• 选择实验动物用于生物医学研究，要求动物实验中所使用的动物 有群体基因型的同一性，遗传背景应具备一致性、标准化，实验 结果应该具有可重复性，这是保证实验结果准确可靠和重复性强 的基本条件。
• 本章主要介绍采用传统育种技术和现代生物工程技术，培育遗传 标准实验动物的方法，以及实验动物遗传质量的控制。
第二章 实验动物遗传控制
• 实验动物根据遗传背景情况可分为:相同基因类型动物和不同基因 类型动物。
• 相同基因类型动物是指：所有个体的遗传背景都相同或相近的实 验动物
• 不同基因类型动物是指：所有个体的遗传背景具有较大差异的实 验动物。
• 目前生物医学研究中所采用的实验动物主要有近交系、突变系、 封闭群和杂交群等，各种动物类群都具有其本身固有的特性。
图3-1 近交系培育和保种的基本方式
单线式
平行线式
综合式
（四）近交系数(Inbreeding Coefficient)
• 近交系数是指：个体由于近交而造成的异质基因减少时，同质基 因或纯合子的百分数。它反映动物在不同代次的纯和程度。
• Falconer（1960）指出连续全同胞的兄妹交配，每代近交率平均上 升19%，并提出近交系数的计算公式，即：
• （一）同源突变近交系（Coisogenic Inbred Strain） 同源突变近交系亦叫突变近交系，是在一个近交系的某一基因位点上发 生突变而分离出来的近交系，它和原近交系的差异只是在发生突变的基 因位点上，带有不同的基因，而其它位点上的基因完全相同，因此在这 近交系中有两种小鼠，一为有突变的，一为正常的，有突变的对正常的 小鼠来说它叫同源突变近交系。
• 作为一个品系、品种应具备①具有相似的外貌特征；②具有独特 的生物学特性；③具有稳定的遗传性能；④具有共同遗传来源和 一定的遗传结构等四个条件。
（二）近交衰退（Inbreeding Depression）
• 亲缘接近的动物交配所产生的后代常常会出现生长、成活、生育、 抗病、适应环境等能力的减退，这种现象称之为近交衰退。其原 因是多方面的，从遗传的角度解释主要是有害的隐性基因的暴露 和一些多基因控制性状平衡的破坏所造成的。
（二）同源导入近交系（Congenic Inbred Strain）
• 同源导入近交系是通过杂交-互交（Cross-intercross）或回交 （Backcross）等方式将一个基因导入到近交系中，由此形成的一 个新的近交系与原来的近交系只是在一个很小的染色体片段上的 基因不同，称为同源导入近交系，也称同类近交系。
英文句号 ┙ └导入基因的符号(用英文斜体) 。 表示该同源导入近交系的遗传背景为C57BL/10sn(=B10)，导入B10的基因为 H-12b，基因提供者为129/J近交系。
• （四）重组近交系的命名 由两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母X命名。由相同双亲交配 育成的一组近交系用阿拉伯数字予以区分。例如：由BALB/c与C57BL两个 近交系杂交育成的一组重组近交系，分别命名为CXB1、CXB2。 （五）重组同类系的命名 由两个亲代近交系的缩写名称中间加小写英文字母c命名，用其中做回交的 亲代近交系在前，供体近交系在后。由相同双亲育成的一组重组同类系阿拉 伯数字予以区分。如CcS1，表示由以BALB/c（C）为亲代受体近交系，以 STS（S）品系为供体近交系，经2代回交育成的编号为1的重组同类系。