书城自然实验动物科学与应用
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第26章 动物实验基础知识(6)

免疫缺陷动物是指由于先天性遗传突变或用人工方法造成动物一种或多种免疫系统组成成分缺陷的动物。目前,世界各国相继培育出一系列免疫缺陷动物,从啮齿类扩展到马和牛等大型哺乳类动物;从单一的T淋巴细胞免疫缺陷到几种免疫细胞联合缺陷,如T和NK细胞,T和B细胞以及T、B和NK细胞联合免疫缺陷动物;从自发突变的先天性免疫缺陷动物到后天获得性免疫缺陷动物。

先天性免疫缺陷动物包括:T淋巴细胞功能缺陷动物(裸小鼠、裸大鼠)、B淋巴细胞功能缺陷动物(性连锁免疫缺陷小鼠CBA/N)、NK细胞功能缺陷动物(Beige小鼠)、联合免疫缺陷动物(T、B细胞联合免疫缺陷的SCID小鼠,人工培养的联合免疫缺陷动物,T、NK细胞缺陷小鼠,T、B、NK细胞三联免疫缺陷小鼠等)、其他免疫缺陷动物(显性半肢畸形小鼠、无脾小鼠)等。

获得性免疫缺陷及其相关的AIDS(获得性免疫缺陷综合征)动物模型包括SCID小鼠的AIDS模型、LPBM5MuLV病毒诱发的AIDS模型、转基因小鼠形成的AIDS模型、移植HIV感染的肿瘤细胞株形成的AIDS模型、FeLV病毒诱发的猫AIDS模型、猴AIDS模型(D型逆转录病毒诱发的猴AIDS模型、SIV病毒诱发的猴AIDS模型)等。

468.裸小鼠常应用于哪些领域的研究中?

裸小鼠广泛应用于肿瘤学、微生物学、免疫学、寄生虫学、毒理学等基础医学和临床医学的研究中。

469.裸大鼠常用于哪些研究?

裸大鼠主要用于人体肿瘤的移植的研究,相对裸小鼠而言,因其体形大,用一只裸大鼠可为常规血液学和血清生物化学分析实验提供足够的血样,也可为各种研究提供足够的瘤组织。同时裸大鼠易于进行外科手术,为各种部位肿瘤移植和肿瘤供血研究提供了方便。

470.何谓严重联合免疫缺陷小鼠(SCID小鼠)?

严重联合免疫缺陷(severecombinedimmudeficiency,SCID)小鼠是由美国学者首先发现的,由于C.B17基因导入系小鼠位于16号染色体的称之为scid的单个隐性突变基因所导致。纯合scid基因导致淋巴细胞抗原受体基因VDJ编码顺序的重组酶活性异常,使VDJ区域重排,裂端不能正常连接,重排后的抗原受体基因出现缺失和异常,造成T、B细胞自身不能分化成特异性功能淋巴细胞。

471.何谓诱发性肿瘤动物模型?

诱发性肿瘤动物模型是使用致癌因素在实验条件下诱发动物发生肿瘤的动物模型,其原理是利用外源性致癌因素引起细胞遗传特性异常而呈现出异常生长和高增殖活性,形成肿瘤。外源性致癌因素主要有化学性、物理性及生物性致癌物,其中化学性致癌物最常见。

472.用什么方法可诱发肿瘤动物模型?

诱发性动物肿瘤的诱发方式包括原位诱发和异位诱发。原位诱发是指将致癌物直接与动物靶组织或靶器官接触而诱发该组织或器官发生肿瘤,接触方法可通过涂抹、灌注、喂养或埋置等;异位诱发是将与致癌物接触后的动物组织或器官埋置于该动物或另一正常动物皮下而产生的该组织或器官的肿瘤。

473.何谓动物自发性肿瘤?

动物自发性肿瘤是指实验动物未经任何有意识的人工处置,在自然情况下所发生的肿瘤。

474.自发性肿瘤和诱发性肿瘤动物模型各有何优势?

自发性肿瘤更接近人群发病情况,对研究人体肿瘤的防治有重要意义,但大部分自发性肿瘤动物模型是通过人为定向培育而成的,毕竟不同于人类自然发病情况;诱发性肿瘤动物模型常用于验证可疑致癌因素的作用,也越来越多地应用于肿瘤发生机理研究及防治效果观察上,在肿瘤病因学、遗传学、生物学等方面的研究中有重要地位。由于诱发因素和条件可人为控制,诱发率远高于自然发病率,故在肿瘤实验研究中优于自发肿瘤动物模型。

475.SHR大鼠有何特点?

SHR大鼠是由日本京都大学医学部Okamoto从Wistar大鼠中选育而成的自发性高血压大鼠,该鼠生育力及寿命无明显下降,其特性是自发性高血压,且无明显原发性肾脏或肾上腺损伤,在10周龄后雄鼠收缩压为26.66~46.66kPa,雌鼠为23.99~26.66kPa,心血管疾病发病率高。该鼠对抗高血压药物有反应,是筛选抗高血压药物的良好动物模型。

476.哪些动物被公认为模式动物?

果蝇、线虫、斑马鱼、小鼠四种动物是公认的模式动物。

477.为什么说小鼠是研究人类基因功能最理想的模式动物?

小鼠是典型的哺乳类动物,易于饲养管理和实验操作,与人类的基因组序列、发育、生化代谢及生理特点相似,是第二种完成全基因组测序的哺乳类动物,因而成为研究人类基因功能的最为理想的模式动物,也是研究人类疾病的发生机制和发展规律,开发新的治疗手段的理想模型。

478.什么叫遗传工程动物模型?

人们人为地运用各种技术手段有目的地干预动物的遗传组成,导致动物新的性状的出现,并使其能有效地遗传下去,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动物模型。

479.获得遗传工程动物模型需要使用哪些基本技术手段?

目前获得遗传工程动物模型的技术手段包括显微注射转基因、基因定位突变、基因化学和放射性诱变三种技术。

480.获得显微注射转基因小鼠需要经过哪些步骤?

获得显微注射转基因小鼠需要经过如下步骤:

(1)同步获得供体雌鼠(超排的)和受体母鼠(前者是通过注射激素的雌鼠与正常雄鼠交配而得;后者是通过正常雌鼠与结扎雄鼠交配产生);(2)供体鼠注射人绒毛膜促性腺激素(HCG)32小时后,采集受精卵,此时受精卵有清晰的原核。

(3)用显微注射法将纯化的外源基因片段导人受精卵的雄原核内。

(4)将显微注射后经鉴定为存活的受精卵(或培养过的存活胚胎)移植到同步交配的假孕母鼠的输卵管(或子宫)内。其中一部分移植卵能够继续生长发育成个体。

(5)鉴定子代鼠中外源基因的整合和表达。

(6)转基因动物品系的建立。

481.转基因动物在医学研究中主要有哪些应用?

转基因动物在医学研究中主要应用于以下方面:

(1)转基因动物是功能基因研究的重要技术平台,在现代生命科学中,若要为一新发现的分子(基因)或蛋白的功能下结论,你必须设法从整体动物中把这一分子或蛋白剔除掉,然后再研究整体动物发生了哪些功能变化。

(2)现代生物制药重要的是寻找新药靶点,这就要我们研究发生在细胞膜上、细胞膜内外的生物信号和信号的传导,在这一研究中转基因动物是重要的研究工具。

(3)在免疫学研究中的应用:转基因动物技术对于探索免疫潜能细胞(ImmunocompetantCell)的发生和体内调节是一非常有用的工具,在免疫球蛋白基因的重排方面具有独特的优点,是其他任何实验方法所不及的。转基因小鼠还为研究第Ⅰ和第Ⅱ类主要组织相容性抗原的功能提供了新的手段。

(4)在病毒性疾病研究中的应用:将病毒的全基因组DNA导入小鼠基因组,这种转基因小鼠不仅具有表达病毒蛋白能力,还能进行病毒DNA的复制。可以了解特定基因表达产物的致病机理,可替代猴用于检测口服脊髓灰质炎病毒疫苗的毒力以及病毒致癌的分子机制研究。

(5)在遗传病研究中的应用:采用转基因技术,可以人为定向地突变小鼠基因组中的某个特定基因,也可以人为地加入一个或多个外源基因,因而在制备遗传病的动物模型方面有很广泛的应用前景。这些模型的建立在观察转基因动物体内的表达特性及表达产物的生理学效应、遗传病的发病机理以及基因治疗试验等方面有研究价值。

(6)在肿瘤学研究中的应用:建立携带有肿瘤基因的转基因动物是癌基因活性和肿瘤发生研究的一种极为重要的新方法,它具有四维特征,能够从空间和时间角度同时观察目的基因的活动情况。利用转基因技术,制备某些高频率发生肿瘤的转基因动物,可以加深对肿瘤发生的了解,由这些转基因小鼠,我们可以分析某一确定组织的癌前状态,分析研究肿瘤的发生发展过程。因此,转基因技术在肿瘤的病因学、发病学、肿瘤的转移和肿瘤的治疗研究中具有十分重要的意义。

(7)在心血管疾病研究中的应用:转基因小鼠在研究各种调节心血管功能因子方面将起重要作用。

482.何谓基因剔除动物模型?

应用一段外源DNA,通过DNA同源重组(homologousrecombination),使得胚胎干细胞(embryonicstemcells,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细胞介导得到该基因丧失而获得的动物,称为基因剔除动物模型。目前研究的最多、最深入的是基因剔除小鼠。

483.ENU诱变小鼠有何特点和作用?

ENU致突变技术是高通量大规模筛选新基因及发育突变技术的化学方法。当人们还不能获得ES细胞时,小鼠遗传学家最常用的方法是用乙烷基亚硝基脲(ENU)处理雄鼠,然后在后代中筛选显性或隐性突变的小鼠。

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,或获得与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。ENU诱变是近年来被公认的最有潜力的能够快速产生、大规模筛选并建立突变型动物的有效手段,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,对开发具有自主知识产权的药物标靶和相应药物具有重要意义。

(邵义祥肖杭程洁夏龙)