小鼠模型与人类疾病_孔祥复

!"# $%&’# $%(#) *+( ,&-*+ ./’#*’#
<.*8 ;+-5*8B1.
!
;.5*8 C-5Leabharlann BaiduBD0*8
!!
( )*+,-,.,/ 01 203/4.356 7-03089 : ;0*8 <0*8 =*->/6+-,9: ;0*8 <0*8: ?@-*5 A
F@/ P0.+/ -+ 5* -D/53 P0D/3 0685*-+P 106 +,.D-/+ 01 @.P5* D-+/5+/: O/45.+/ P0.+/ -+ Q@9+-0308-45339 >/69 +-P-356 ,0 @.P5*M E3+0: ,@/6/ -+ 5 3568/ 8/*/,-4 6/+/6>0-6 01 Q0,/*,-53 P0D/3+ 01 @.P5* D-+/5+/+ ,@5, @5+ O//* 8/*/65,/DM )* 5DD-,-0*: @-8@B6/+03.,-0* 8/*/,-4 5*D Q@9+-453 3-*R58/ P5Q+ 56/ *0S 5>5-35O3/ 5*D ,@/ +/T./*4/ 01 P0.+/ 8/*0P/ S-33 O/ 40PQ3/,/D -* ,@/ */56 1.,.6/M N.6,@/6P06/: ,@/ ,/4@*-T./+ */4/+B +569 106 ,@/ P0D-1-45,-0* 01 P0.+/ 8/*0P/: +.4@ 5+ ,65*+8/*-4 5*D R*04R0., ,/4@*-T./+: 5*D 4@60P0+0P/ /*8-*//6-*8 P/,@0D+ @5>/ O//* /+,5O3-+@/DM F@/+/ ,/4@*-T./+ /*5O3/ .+ ,0 -*,60D.4/ 5*9 P.,5,-0*+ 5*9B S@/6/ -* ,@/ P0.+/ 8/*0P/M F@/ P/,@0D+ 106 5*539U-*8 40PQ3/V 8/*/,-4 D-+/5+/+ 53+0 @5>/ O//* D/>/3B 0Q/DM F@/+/ 5D>5*4/+ 154-3-,5,/ ,@/ -D/*,-1-45,-0* 5*D 430*-*8 01 P0.+/ D-+/5+/ 304- 5*D ,@/ /+,5O3-+@P/*, 01 */S P0D/3+M ), P5R/+ P0.+/ ,@/ P0D/3 0685*-+P 01 4@0-4/ O9 545D/P-4 5*D -*D.+,6-53 6/+/564@/6+ ,0 +,.D9 @.P5* D-+/5+/+M )* W56, ) 01 ,@-+ 6/>-/S: S/ +.PP56-U/ ,@/ 435++-453 5*D P0D/6* 5QQ6054@/+ ,@5, Q60B >-D/ ,@/ O5+-+ 01 /+,5O3-+@-*8 P0.+/ P0D/3 01 @.P5* D-+/5+/+M )* ,@/ 10330S-*8 Q56,+: S/ S-33 3-+, P06/ ,@5* "## P0.+/ P0D/3+ 01 @.P5* D-+/5+/+M )* P0+, 01 ,@/+/ P0D/3+: ,@/ P0.+/ P.,5*, Q@/*0,9Q/ 430+/39 6/+/PB O3/+ ,@/ @.P5* D-+/5+/ Q@/*0,9Q/M F@/+/ P0.+/ P0D/3+ 56/ >53.5O3/ +0.64/+ 106 ,@/ .*D/6+,5*D-*8 01 ,@/ @.P5* D-+/5+/+ 5*D ,@/9 45* O/ .+/D ,0 D/>/30Q +,65,/8-/+ 106 Q6/>/*,-0* 5*D ,6/5,P/*, 01 ,@/ D-+/5+/+M
（纯系内小鼠的基因组都相同 ） ，它们可提供无限的 研究材料。 因此用 LM 纯品系进行疾病研究最突出的 优点就是不因单个小鼠生命周期的终结而使研究中 断。用 LM 纯系进行多基因疾病研究的主要优点是， 与疾病有关的多基因位点事先已经部分分离。有人 已经成功地利用 LM 纯系进行了几种多基因疾病的 研究， 例如癫蟜 0 4 3 、 动脉粥样硬化 0 E 3 以及泛用药物 0 !# 3 的研究等。 尽管 LM 纯品系对研究多基因病很有用处， 但其 本身的一些缺点限制了其广泛应用。由于组建新的 LM 纯系系列需要花很长时间，现在可供分析研究用 的 LM 纯系尚不够丰富。改进后的 LM 纯系称为重组 0E3 （’(>:J&$%,%+ >:%;(%$>，LD） 。 LD 纯品 同类纯品系 系构建过程如下：先用两个近交纯系进行次数有限 的回交然后进行连续的兄妹交配即可得到一系列的 纯品种系。每个纯品系将带有其中一个亲本纯品系 （供体纯品系）的一小部分基因组，同时还带有另一 （背景纯品系） 个纯品系 的遗传背景。LM 纯品系的基 因组由亲代各提供 7#P ，而一般 LD 纯品系 !2C 7P 的基因组来自供体纯品系，另外 OEC 7P 来自背景纯 品系；因此对一个特定疾病位点与其他疾病位点分 离的可能性，在 LD 纯品系中比在 LM 纯品系中明显 增加。 尽管现有的 LD 品系主要用于研究癌症 0 !! Q !" 3 ， 但它们同样可用于其他疾病的研究。必须注意的是 用 LD 品系进行遗传分析研究也有与 LM 品系同样 的缺陷：开发 LD 品系同样费时；每个 LD 系列的家 族成员的数目都有限；当有许多可分离的疾病位点 时， LD 品系遗传定位图的分辨率还很有限。 遗传图谱的绘制 近期内绘图技术的进步对疾 病基因的识别及动物模型的建立起了极大的促进作 用。以往， 小鼠基因图谱的绘制主要是通过 LM 品系 与实验室近交纯品系之间的杂交实现的。由于实验 室各品系之间及 LM 祖先之间的多样性较低， 致使很 难找到绘图所需的多样性。因而上述绘图方法很受 限制。直到 O# 年代中期， 这个问题才被解决。/R%(’ （ &’(） 等 0 !5 3 采用实验用小鼠与鼠属 中相距较远的其 他鼠种进行种间杂交。这种杂交的亲本之间遗传多 态性很高，基本上任何一个基因都可在单次杂交中 （ $%+(’*S(>$T$> &,>?>’:**） 被定位。用于种间回交 最常 （ 最典型的近交纯品系 ） 与 用的亲本是 D7E.F G 6H 后者与实验用小鼠相距最远， 但杂交后 &’( ()*+,’(。 还能产生可育杂种后代的鼠种。现已建立了几个用 于大规模基因定位绘图的种间回交绘图平台。 目前常用的小鼠种间绘图平台有：可供公众使 用的平台及合作使用的平台。 可供公众使用的平台 U !C 捷克森实验室种间回交 （H,>?*:% =,&:’,+:’V （!） 绘图平台 0 !7 3 ： 由两个 $%+(’*S(>$T$> &,>?>’:**1 HMF.）
0#1 2%3(’ P0.+/ P0D/3X @.P5* D-+/5+/X P0.+/ 8/*0P/ !"#$ !"$% &’% ()*+ K##": K% ( " A Y K Z [
小鼠遗传学分析的技术与资源
（ &,- .,-",/,-） 小鼠 是研究人类疾病理想的动 物模型。 小鼠不但在生理上与人类相似， 而且现在已 经积累了非常多的遗传资源。 有资料表明， 自发的或
富， 其大量的遗传变异可作为研究人类疾病的借鉴。另外， 高分辨率的小鼠遗传及物理连锁图谱已经建成， 小鼠基因 （包括建立转基因小鼠、 组的测序工作不久即将完成， 而且修饰小鼠基因组的技术 基因敲除、 以及改建小鼠染色体的 技术 ） 也已具备； 分析复杂遗传病的方法也相继建立……。这些进展加速了对小鼠疾病基因位点的鉴定与克隆， 同时 也促进了新模型的建立。从而使得小鼠成为人类疾病动物模型的首选。 “小鼠遗传学分析的技术与资源 ” ， 将简要介绍用于建立人类疾病的动物模型的基本技术与方法， 以及现有的小 鼠遗传资源。在以后各部分中， 将列举涉及多种人类疾病的 "## 多个小鼠模型。其中大多数的模型的变异， 在小鼠与 患者的表型极为相似； 因而有助于人们理解人类疾病及寻找有效的预防、 治疗方法。 关键词 中图号 小鼠模型 人类疾病 小鼠基因组 $%&’
;0*8 <0*8
!期
小鼠模型与人类疾病
"
因组内的任何基因进行异位表达或进行种系突变的 转基因技术， 复杂的遗传病分析方法也已建立。 本综 述的第一部分，笔者将对经典及现代的研究方法进 行总结，在后续部分将列举 !## 多个人类疾病的小 鼠模型。 此外， 还将重点介绍一些近年来取得显著进 步的领域。 小鼠种系的发展 正规的小鼠遗传学发端于本 世纪初，其标志为第一个近交纯品系（$%&’() *+’,$%） 建立的近交纯 小鼠 -./ 的建立 0 !1 2 3 。截至 !445 年， 0"3 品系已超过 567 个 。近交纯品系小鼠是由至少 2# 代连续的兄 8 妹交配产生的，其结果是后代的基因 组几乎百分之百相同。近交品系最初用于癌症的研 究 0!3， 它除了具有肿瘤易感性以外， 近交纯系小鼠之 间在诸多方面亦各具特征，因此也可用作其他疾病 的模型。 2# 世纪 5# 年代， 9(:’;( <%(== 率先开发了一种 新的近交纯系，这就是被用于分离影响组织移植之 0 5， 73 （ >:%;(%$> *+’,$%） 位点的同类纯品系 。 与近交纯系 一样， 同类纯品系对疾病研究非常有用。 它的建立是 （ 通过连续 !# 代以上的连续回交 &,>?>’:**，后代与 祖先种系交配 ） ，使得携带有特定位点的染色体片 段、 表型特征或人们所感兴趣的突变， 从一个品系转 到另一品系，并在每一代都能筛选出带有供体染色 体的小鼠用于下一次回交，从而建立了同类纯品 系。 在 !# 代回交之后， 新的同类纯系与其亲本纯系 相比， 其染色体上平均大约有 2# >@ 的区域不同， 此 即由供体来的染色体片段。在某些情况下同类纯系 的表型与供体种系的表型显著不同。例如 （.!#） AB-C .!# 8 !"# 同类 纯系 是 将 D7E.F G !#<%H 纯系小鼠的主要组织相容性（@ID）位点的 !"# 区 （AB-） 移入非肥胖性糖尿病种系 而建成的。AB- 品 系患糖尿病，但是无论 .!# 或 AB-C .!# 8 !"# 品系 均不患糖尿病，这一结果表明，@ID 位点对于疾病 的易感性是必不可少的 063 。 可是相反的同类纯系 8 $% .!#C A-I 8 !" 并不患糖尿病。这表明其他的与 用上 @ID 不连锁的染色体位点也在疾病中起作用。 述品系与其他同类纯品系进行回交，并用多态性标 记进行分子分析， 结果找出 !5 个胰岛素依赖型糖尿 病的易感位点 0 6 3 。 研究表明，重组近交纯品系 （’(>:J&$%,%+ $%K 亦可用于疾病研究 0 E 3 。该品系的建立， 是 &’()， LM） 先由两种不同的近交纯品系的小鼠进行杂交，然后 随机选出几对 N2 后代再进行系统的近亲交配 0 O 3 ； 在 近亲交配过程中，从不同品系来的基因被分离并从 新进行随机分配形成不同的 LM 种系； 最后各种组合 在不同的 LM 品系中固定下来。这些不同的 LM 品系 就形成了一个家族系列。 由于 LM 纯品系是近交纯系
第 K% 卷第 " 期 K # # "年K月
中国医学科学院学报 E?FE E?EGH2)EH 2HG)?)IEH J)I)?EH
L03 M K% : I0 M " N/O6.569 : K##"
小鼠模型与人类疾病
孔祥复! 黄建东!!
（香港大学 分子生物学研究所 ）
摘要 小鼠是人类疾病理想的动物模型，不仅因为小鼠在生理上与人类极为相似而且小鼠的遗传资源非常丰
是由放射性或化学诱变产生的小鼠突变品系已达 从而为建立人类疾病的动物模型打下良 " ### 多种， 好的基础。现已建立了高分辨率的小鼠基因组遗传 及物理连锁图谱，后者对小鼠疾病位点的检测及克 隆起了促进作用。而且人们已经拥有能够对小鼠基
! 中国科学院院士 2/PO/6 01 4@-*/+/ E45D/P9 01 J4-/*4/+X !! G/Q56,P/*, 01 7-04@/P-+,69: )*+,-,.,/ 01 203/4.356 7-03089: ;0*8 <0*8 =*->/6+-,9: