近交系动物浙江大学

康 利 军浙江大学基础医学院浙江大学神经科学研究所KANGLIJUNZJU.EDU.CN2014.9.24实验医学与论理实验动物分类、命名及质量控制一、实验动物的生物学分类一、实验动物的生物学分类二、实验动物的遗传学分类二、实验动物的遗传学分类 三、实验动物的微生物学分类三、实验动物的微生物学分类 原生动物门多孔动物门腔肠动物门扁形动物门线形动物门环节动物门软体动物门节肢动物门棘皮动物门 半索动物门 脊索动物门（脊椎动物亚门）一、实验动物的生物学分类一、实验动物的生物学分类动物分类：研究动物的种类、种类之间的亲缘关系、动物动物分类：研究动物的种类、种类之间的亲缘关系、动物界起源和演化等。主要根据界起源和演化等。主要根据内部构造内部构造、外部性状外部性状、生活方生活方式式、生理习性生理习性、生物的发生生物的发生和彼此间的和彼此间的血缘关系血缘关系等特征，等特征，进行综合研究，将特征相同或相似的动物归为一类进行综合研究，将特征相同或相似的动物归为一类种（species）、品种（stock）和品系（Strain）的概念 品种、品系的概念超出了一般动物学分类的概念，它们才品种、品系的概念超出了一般动物学分类的概念，它们才是实验动物分类的基本单位是实验动物分类的基本单位1.相似的外貌特征相似的外貌特征:同一品系或品种具有相同的外貌特征，如毛色。但不同品系、品种的动物也有外貌相似的。2.独特的生物学特性独特的生物学特性:独特的生物学特性是一个品系、品种存在的基础，在长期的研究过程中，在一些动物身上发现了所需要的不同于其他动物的生物学特性，进行定向选择，将这些特性保留下来，成为今天为数众多的品系、品种。每个品系、品种的生物学特性都有或多或少的差别。3.稳定的遗传性能稳定的遗传性能:作为一个品系，不仅要有相似的外貌特征，独特的生物学特性，更重要的是要有稳定的遗传性能，即在品系、品种自群繁殖时，能将其特性稳定地传给后代。换言之，就是一个品系、品种必须具有一定的育种价值。4.共同的遗传来源和一定的遗传结构共同的遗传来源和一定的遗传结构:任何品系、品种都可追溯到其共同的祖先，并由此分支经选育而成，其遗传结构也应是独特的。二、实验动物的遗传学分类二、实验动物的遗传学分类实验动物(laboratory animals，LA)：由人工培育，来源清楚，遗传背景明确，对其携带的微生物和寄生虫进行监控，用于生命科学研究、药品与生物制品生产和检定以及其他科学研究的动物。遗传学要求：近交系、封闭群、杂交群微生物和寄生虫控制要求：普通级动物、清洁动物、无特定病原体动物、无菌动物应用要求：用于科学实验Genetic Defined Animal不同基因型 相同基因型近交系杂交群（F1）封闭群突变系(一)近交系动物是指至少连续经过20 代以上全同胞兄妹或亲子交配，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。近交系动物的近交系数（InbreedingCoefficient）应大于99%。近交系动物经过20代近交后，个体有98.6%的遗传位点是纯合的，个体间杂合基因仅仅剩余1.4%；不同近交系之间由于近交所固定的基因不同，相互间的遗传差异会很大。每个近交系都有各自特有的遗传组成和生物学特性，在标准的饲养条件下能长期繁育传代而性状基本保持不变。近交系(InbredStrain)近交系数（近交系数（coefficient of inbreeding,F):一个个体在一个给定的位点，从一个个体在一个给定的位点，从其父母的一个共同祖先获得两个相同基因的概率。其父母的一个共同祖先获得两个相同基因的概率。根据近亲交配的世代数，将基因的纯化程度用百分比来表示。血缘系数（血缘系数（coefficient of kinship,K）：）：两个个体从一个共同祖先获得两个个体从一个共同祖先获得同一个基因的概率。同一个基因的概率。同卵孪生子之间的基因组成完全相同时，血缘系数为100。子代从双亲中获得基因各一半，亲子之间的血缘系数为50。随着近交代数增加，血缘系数相应不断升高，到第20代时血缘系数可以达到99.6%。近交系的命名近交系的命名一般以大写英文字母命名，也可以用大写英文字母加阿拉伯数字命名，符号应尽量简短。如A系、CBA系等。近交系小鼠的命名均应参照国际标准化遗传命名委员会（International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice）的规则命名。近交系的近交代数用大写英文字母F表示。例如当一个近交系动物的近交代数为57 代时，写成（F57）亚系（亚系（substrain）:育成的近交系在培育过程中，由于杂合子基因的分离，基因突变的产生以及抽样误差导致部分遗传组成改变而形成遗传差异的近交系动物群。亚系分化存在以下几种情况：1）同一近交系在兄妹交配40代以前分离(即分支发生于F20到F40之间)，很可能由于残余杂合性而导致形成亚 系。2）同一近交系长年处于分离状态(100代以上)，可能由于突变形成亚系。3）已发现有遗传差异的品系产生，这种差异的原因可能是残留杂合、突变或遗传污染（genetic contamination）(即一个近交系与非本品系动物之间杂交引起遗传改变)。亚系的命名亚系的命名 在原品系的名称后加一道斜线后表明亚系的符号在原品系的名称后加一道斜线后表明亚系的符号。1）数字名称数字名称 例：例：DBA/1，DBA/2 2）培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称。第一培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称。第一个字母大写，随后字母小写。个字母大写，随后字母小写。例：例：CBA/J 3）当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可用在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示系时，可用在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。亚系。例：例：C57BL/6J，C57BL/10J 4）亚系命名方法例外情况：亚系命名方法例外情况：一些建立及命名较早，且人们所知的近交系，亚系名称一些建立及命名较早，且人们所知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示。可用小写英文字母表示。例：例：BALB/c C57BL/6JBALB/cDBA/2J常用亚系代号：常用亚系代号：支系支系(Subline)：品系或亚系经过人工技术处理后称为支系。如将实验动物引种到另一实验室；或经过某种技术处理，包括代乳、受精卵、卵巢移植、人工喂养和冷冻保存等，都可视为支系。主要的原因是饲养环境改变或技术处理，可能对动物的某些生物学特征产生影响。这些特征可能是遗传性或非遗传性的，因此有必要对这一类品系进行区分。支系命名：支系命名：在原品系后附加在原品系后附加1个小写英文字母，表明处理方式。个小写英文字母，表明处理方式。代乳后的品系：在代码后加“F”(Foster Nursing)，再写上代乳品系名称；C3HfC57BL：表示C3H品系由C57BL近交系代乳；受精卵(Egg,e)和卵巢(Ovary,o)移植后培育的品系是在品系全称后加“e”或“o”，再写上接受受精卵或卵巢移植术的品系名称，如AeB6：代表A系的受精卵在C57BL/6J 母鼠子宫孕育的品系；经冷冻保存(Freeze Preservation)的移植胚胎品系是在品系名称后加“p”，再加“e”，并写上接受受精卵移植术的品系名称，如C57BL/6peCBA：表示C57BL/6的受精卵经冻保存后，移植到CBA母鼠子宫内，并代乳培育而成。近交系动物的特点近交系动物的特点1.遗传基因位点的纯合性2.遗传组成的同源性3.长期遗传的稳定性4.遗传特征的可辨性5.表型上的一致性6.遗传组成的独特性7.背景资料清楚8.国际分布广泛9.对外界因素的敏感性10.生活力弱11.饲养成本高两个无血缘关系的近交系动物进行交配，得到两个无血缘关系的近交系动物进行交配，得到F2代，分组分别经过连续代，分组分别经过连续20代以上的全同胞兄妹交配而育成的近交系列组动物。代以上的全同胞兄妹交配而育成的近交系列组动物。特殊类型的近交系特殊类型的近交系近交系动物在培育过程中，还可以采用一些特殊的繁育方式，由此产生一些特近交系动物在培育过程中，还可以采用一些特殊的繁育方式，由此产生一些特殊类型的近交系，如殊类型的近交系，如重组近交系重组近交系、同源突变近交系同源突变近交系和和同源导入近交系同源导入近交系，还有通，还有通过生物技术手段产生的动物群如过生物技术手段产生的动物群如转基因动物转基因动物、嵌合体小鼠嵌合体小鼠、克隆动物克隆动物等。等。重组近交系（重组近交系（recombinant inbred strain,RI）同源突变系（同源突变系（coisogenic inbred strain）两个近郊系，除了一个指明位点等位基因不同以外，其他遗传基因全部相两个近郊系，除了一个指明位点等位基因不同以外，其他遗传基因全部相同的品系。同的品系。同源导入近交系（同源导入近交系（congenic inbred strain）通过杂交通过杂交-互交或回交等方式将一个基因导入到近交系中，由此形成一个新互交或回交等方式将一个基因导入到近交系中，由此形成一个新的近交系，与原品系只是在一个很小的染色体片段上基因不同。的近交系，与原品系只是在一个很小的染色体片段上基因不同。(一)封闭群动物以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个实验动物种群，在不从其外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4代以上，称为封闭群（Closed Colony），亦称远交群（Outbred Stock）。封闭群(closedcolony)哈迪哈迪-温伯格（温伯格（Hardy-Weinberg）定律）定律（基因平衡定律）（基因平衡定律）在随机交配群体中，设一染色体上有两种等位基因A和a的频率分别为p和q，基因型AA、Aa和aa的频率分别为p，2pq和q，则该群体为遗传平衡群体，不随世代变化。在世代间，遗传平衡群体的等位基因频率（群体中，一条染色体上某种等位基因数与该染色体上全部等位基因数之比）与基因型频率（群体中，某基因型个体数与该群体全部个体数之比）的这种恒定关系，称为哈迪-温伯格（Hardy-Weinberg）定律，也称基因平衡定律。维持基因平衡的条件是维持基因平衡的条件是：群体无限大，没有突变、选择、迁移和遗传漂变。封闭群动物的特点封闭群动物的特点1.既保持了群体的一般遗传特性，又保持了个体间的杂合性；2.具有较强的繁殖能力和生产力；成本低、避免了近交衰退；3.封闭群中突变体所携带的突变基因通常导致动物在某些方面的异常，从而可以成为生理学、医学生物学等研究的模型为了保持封闭群的遗传异质性及基因多态性的稳定，引种或留种的动物数量还应达到有效数量（不少于25对），避免近交系数随繁殖代数增加而上升过快（每代近交系数上升不能超过1%）。封闭群的种群大小、选种方法及交配方法是关键因素常用封闭群的啮齿类的实验动物常用封闭群的啮齿类的实验动物：昆明（KM）小鼠、NIH小鼠、LACA 小鼠、ICR小鼠、Wistar大鼠、SD大鼠、Hartley豚鼠、大耳白兔青紫兰兔 大耳白兔大耳白兔Wistar大鼠大鼠昆明（昆明（KM）小鼠）小鼠Hartley豚鼠豚鼠青紫兰兔青紫兰兔(三)杂交群动物两个两个近交系近交系之间交配所繁殖的第一代动物，也称杂交一代动物，简之间交配所繁殖的第一代动物，也称杂交一代动物，简称称F1（First Generation）动物）动物。不同于一般遗传学上的不同于一般遗传学上的F1（杂交一代）。（杂交一代）。两个亲雌雄互换会使两个亲雌雄互换会使F1代表型出现差异。代表型出现差异。特点：特点：1）遗传和表型上的均质性；）遗传和表型上的均质性；2）具有杂交优势；）具有杂交优势；3）具有同基因性。）具有同基因性。杂交群(HybridStrain)杂交群的命名：杂交群的命名：以父系名称在前，母系名称在后，二者之间用大写英文字母“X”相连表示杂交。将以上部分用括号括起，再在其后标明杂交的代数（如F1、F2等）。对品系或种群的名称可使用通用的缩写名称。例如：（C57BL/6 X DBA/2）F1=B6D2F1 （NMRI X LAC）F2 B6D2F1三、实验动物的微生物学分类三、实验动物的微生物学分类实验动物(laboratory animals，LA)：由人工培育，来源清楚，遗传背景明确，对其携带的微生物和寄生虫进行监控，用于生命科学研究、药品与生物制品生产和检定以及其他科学研究的动物。遗传学要求：近交系、封闭群、杂交群微生物和寄生虫控制要求：普通级动物、清洁动物、无特定病原体动物、无菌动物应用要求：用于科学实验实验动物微生物控制的重要性实验动物微生物控制的重要性：1）人畜共患病可致人发病甚至死亡；2）引起实验动物的疾病和死亡；3）干扰动物实验结果鼠念珠杆菌鼠念珠杆菌鼠咬热鼠咬热（rat-bite fever）一级一级 普通动物普通动物(conventional animal，CV)不携带主要人兽共患病原和动物烈性传染病的病原。饲养于普通环境。不携带主要人兽共患病原和动物烈性传染病的病原。饲养于普通环境。二级二级 清洁动物清洁动物(clean animal，CL)除一级动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原。除一级动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原。饲养于隔离环境。国家级标准。饲养于隔离环境。国家级标准。三级三级 无特殊病原体动物无特殊病原体动物(specific pathogen free animal，SPF)除一、二级动物应排除的病原外除一、二级动物应排除的病原外,不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原。国际标准。干扰大的病原。国际标准。四级四级 无菌动物无菌动物(germ free animal，GF)无可检出的一切生命体（病毒、立克次体、细菌、真菌、原虫）。无可检出的一切生命体（病毒、立克次体、细菌、真菌、原虫）。悉生动物悉生动物（gnotobiotic animal,GN）：无菌动物体内植入已知微生物的动物。）：无菌动物体内植入已知微生物的动物。隔离系统隔离系统人畜共患病微生物人畜共患病微生物：既可危害动物自身，还会传染给饲养人员弓形虫病弓形虫病狂犬病狂犬病影响动物健康的动物传染性疾病微生物：影响动物健康的动物传染性疾病微生物：虽然不引起人员发病，但可严重影响动物群体健康。对动物健康潜在影响或干扰实验结果：对动物健康潜在影响或干扰实验结果：Thank you!Thank you!