小鼠遗传学研究

发表时间:2018/12/17   来源:《药物与人》2018年9月   作者:崔灿
[导读] 在国内科学与技术不断发展的背景下,小鼠在实验室中的应用越发广泛,为探究小鼠在生命科学研究中的应用价值,本次研究在参考相关文献资料的基础上,分析了小鼠的应用优势、应用以及基因改造相关技术,以期可为后期研究提供可靠的参考依据。


         摘要:在国内科学与技术不断发展的背景下,小鼠在实验室中的应用越发广泛,为探究小鼠在生命科学研究中的应用价值,本次研究在参考相关文献资料的基础上,分析了小鼠的应用优势、应用以及基因改造相关技术,以期可为后期研究提供可靠的参考依据。
         关键词:小鼠;遗传;基因
         小鼠为脊椎哺乳动物,鼠科,为小型啮齿类动物,在地球上分布范围较广,且类别较多,在将小鼠引入实验室以前,已经开发出了宠物类小鼠,随后在哈佛大学开展小鼠遗传学研究后,小鼠在实验室中得到了广泛使用,成为了模式动物,并在不断近交的过程中,出现了400余种近交系。1982年,Palminter等首次制造出了“转基因小鼠”,实现了对生长激素作用的证明,后Evans等利用DNA重组,制造了首只基基因剔除小鼠,时至今日小鼠已经成为了遗传学临床广泛使用的材料,且已有研究表明小鼠与人类染色体具有较高的同源度,故将小鼠作为实验材料是非常恰当的,具有较高的研究价值[1]。
         1. 小鼠的应用优势
         小鼠在作为模式动物上优势显著,从进化角度看,小鼠在6千万年前与人类拥有共同的祖先,且其急性序列中99%都可在人类基因组中寻找到同源序列,代表其基因与人类高度同源,且小鼠的生化指标以及神经系统机制与人类较为相似,故通过对小鼠的研究可逐渐推演到人类身上。另外,小鼠与狗、猴等其他大型动物相比,具有繁殖能力强的优势,每胎可生产5~10只,且生殖周期短,幼鼠出生10周后,即可繁殖。另外,小鼠无亲子相残的习惯,故小鼠的存活率高,且交配频率也能够得到保障[2]。在小鼠饲养上,由于其体积小,消耗小,故不需要占用太大的空间,饲食量少,有利于节约成本。且在交配后,小鼠会形成阴栓,这对于判定交配的时间点是非常有利的,不用实验人员时刻叮嘱小鼠。另外小鼠的性格也较为温顺,容易进行各项操作,便于抓取,另外实验成果容易重复,实验结果更容易被接收,由此可认为将小鼠作为模式生物应用价值显著。
         2. 小鼠应用及基因改造
         目前小鼠在实验室研究中主要包括三种观察与检测、施加外界影响以及基因改造三种。
         2.1小鼠的观察与检测
         在对小鼠进行观察与检测上,采用的技术较为常规,主要内容为小鼠解剖、形态观察、组织分析、基因鉴定等实验,但该类观察与检测技术在其他动物中均有广泛研究,故本文不在此赘述。但由于小鼠本身具有一定的特殊性,故研究成果往往有独特意义,如近交系小鼠普遍为高癌系,故在自发癌症的研究上有较高应用价值,另外其生命周期不畅,故可用于老化研究。由于该类实验均为自然发生现象的研究,故结果具有较高的可信度,但在分析时需要大量的样本进行支撑,而样本数量多也是小鼠研究的优势所在。



         2.2小鼠的外界影响研究
         对小鼠的外界影响可分为生物源性与非生物源性。其中就非生物源性来看,影响因素可有辐射、毒素以及多种药物等,在进行研究时,可将小鼠暴露与实验环境中,对小鼠进行刺激,进而观察其在不利环境下可能受到的伤害以及如何进行抵抗,这对于人类抵抗不良环境是有着一定的借鉴意义的。另外,在新开发药物与治疗方案有效性的研究上,可利用注射药物的方式观察药物的作用效果,同时也可验证药物或治疗方案的安全性。另外,也可选择小鼠进行器官移植实验,其优势在于近交系小鼠的遗传背景差异不大,故器官的排异现象较为轻微,这就为研究技术提供了极大的便利。而小鼠中也有免疫缺陷的品种,对异体移植无排异反应,故可用于肿瘤细胞转移与生长模型。此外,实验室小鼠来源为小家鼠,其日常生活环境与人类相似,故在传染并的研究上也有极高应用价值。
         2.3小鼠的基因改造研究
         小鼠突变模式多采用对自发突变小鼠的筛选与培养的方法获取的,但小鼠自然突变的概率较小,故仅依靠自然突变进行研究显然是不现实的。随着基因技术的发展,目前小鼠基因改造技术已经极为成熟,成为了小鼠基因研究的重要技术。要证明小鼠某个基因的功能,需要确保该基因为特异性表达,后在剔除该基因后,小鼠的某项功能出现异常,改变基因特异性后,导致功能或太空异常,三个条件均符合后方可证明。在基因改造技术上,目前主要有三大类,第一是采用物理或化学方法诱导生殖细胞DNA碱基突变,进而通过交配将突变延续到下一代。第二可采用ES细胞或受精卵原核显微注射,置入特定的碱基,转基因技术则在此列,其三为基因特定位置置入或剔除碱基,也就是定位突变,基因剔除技术可归为此类。第一种技术可以X射线与化学药品进行诱变,技术已经较为成熟,最初用于果蝇诱导,但小鼠繁殖能力比不上果蝇,故效率相对较低,第二种可插入外源基因或DNA片段,也可将不表达的载体插入基因,即为陷阱基因[3]。第三种可导入同源DNA片段,促使其进行重组,考虑到重组效率不高,过可筛选可标记基因,以提高基因突变率,研究表明,通过特异性筛选充足诱导小鼠变异,可实现定点诱导,实验室基本上可100%获取基因突变后代。而在基因剔除技术上,目前仅有小鼠的技术相对成熟,故用小鼠进行遗传研究具有显著优势。
         3. 结束语
         综上所述,小鼠在遗传学研究上具有极为显著的优势,为提高基因组改造研究的实际效果,有必要合理利用小鼠开展研究工作,切实发挥小鼠作为实验室模式动物的应用价值,加强大规模疾病模型构建与基因功能研究工作,以此推动国内基因组学的进一步发展。
         参考文献:
         [1]小鼠遗传学与代谢调控研究(英文)[C]// 遗传学与表观遗传学前沿暨第三届中国青年遗传学家论坛论文摘要汇编. 2014.
         [2]王宁, 杨心运, 金帆. 未成熟卵母细胞体外培养对F2代小鼠脑组织基因表达影响作用机理[C]// 浙江省医学遗传学学术年会暨高通量基因测序产前筛查与诊断技术研讨会. 2014.
         [3]张曼. 布氏田鼠封闭群遗传学检测及社会行为学研究[D]. 2015.

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