實驗動物品系數(shù)據(jù)庫的建立

孔 琪，夏霞宇，秦 川

（中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所，北京協(xié)和醫(yī)學院比較醫(yī)學中心；衛(wèi)生部人類疾病比較醫(yī)學重點實驗室；國家中醫(yī)藥管理局人類疾病動物模型三級實驗室；北京 100021）

實驗動物品系數(shù)據(jù)庫的建立

孔 琪，夏霞宇，秦 川

（中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所，北京協(xié)和醫(yī)學院比較醫(yī)學中心；衛(wèi)生部人類疾病比較醫(yī)學重點實驗室；國家中醫(yī)藥管理局人類疾病動物模型三級實驗室；北京 100021）

目的基于國內(nèi)外部分實驗動物數(shù)據(jù)庫和文獻，收集整理世界上現(xiàn)有的200多種共計26 000多個品系的實驗動物數(shù)據(jù)，建立關系型檢索數(shù)據(jù)庫，使其成為世界上最大最全的實驗動物品系數(shù)據(jù)庫。方法 構建基于My SQL數(shù)據(jù)庫軟件的中小型數(shù)據(jù)庫，建立檢索界面、錄入界面和數(shù)據(jù)庫接口。結果 本文建立了實驗動物品系數(shù)據(jù)庫，已經(jīng)收錄小鼠品系數(shù)據(jù)21 596條；大鼠品系數(shù)據(jù)2062條；猴品系數(shù)據(jù)13條；地鼠品系數(shù)據(jù)2條；犬品系數(shù)據(jù)5條；兔品系數(shù)據(jù)5條。以后會逐步完善數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實驗動物品系數(shù)據(jù)庫的定期更新。討論 該數(shù)據(jù)庫的建立方便我國科研人員查閱和使用國內(nèi)外實驗動物品系資源，為引進歐美日等發(fā)達國家的實驗動物品系資源提供鏈接。

實驗動物；品系；數(shù)據(jù)庫；小鼠；資源

實驗動物是“活的試劑”，是生命科學、醫(yī)學和 藥學等諸多領域的科技支撐條件。實驗動物科學為生命科學和現(xiàn)代生物學的發(fā)展提供技術平臺，生命科學和現(xiàn)代生物學把實驗動物科學帶進分子水平時代并將它推到現(xiàn)代科學技術的前沿。推動實驗動物資源自主研發(fā)和品系數(shù)據(jù)庫建設對有效支撐生物醫(yī)學科學研究和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大［1］。

實驗動物按照動物物種來分，可以分為小鼠、大鼠、倉鼠、地鼠、沙鼠、豚鼠、土撥鼠、兔、犬、貓、豬、猴、猩猩、牛、羊、馬、樹鼩、雞、鴨、鵝、魚、蟾蜍、雪貂等。世界上用于實驗動物研究的動物物種已經(jīng)達到200多種，26000多個品系。這個數(shù)據(jù)每年還在不斷增長。我國實驗動物國家標準中涉及的七種實驗動物包括小鼠、大鼠、地鼠、豚鼠、兔、犬、猴，也是最常用的實驗動物［2，3］。實驗動物品系數(shù)據(jù)庫建設的目標是收集整理國內(nèi)外所有的實驗動物品系數(shù)據(jù)，建立世界上最全最大的實驗動物品系數(shù)據(jù)庫，供國內(nèi)的實驗動物科學、生物學、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)等相關領域科研人員使用。數(shù)據(jù)來源主要是國內(nèi)外實驗動物數(shù)據(jù)庫、期刊論文和相關機構網(wǎng)站。

1 方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

1.1.1 問卷調(diào)查：設計實驗動物品系資源調(diào)查問卷，面向國內(nèi)2000多家實驗動物生產(chǎn)使用單位發(fā)放調(diào)查問卷。

1.1.2 網(wǎng)站檢索：使用百度檢索中文網(wǎng)站信息；訪問各機構網(wǎng)站：實驗動物生產(chǎn)機構、使用機構、管理機構、社團組織。

1.1.3 數(shù)據(jù)庫檢索：檢索美國、歐洲、日本等國實驗動物品系相關數(shù)據(jù)庫，獲取實驗動物品系名稱及相關信息，整理后錄入數(shù)據(jù)庫。

1.1.4 文獻檢索：檢索中國知網(wǎng)（CNKI）、萬方數(shù)據(jù)庫、維普數(shù)據(jù)庫，檢索文獻發(fā)表中提及的實驗動物品系及來源。

1.1.5 單位積累：作者單位長期從事實驗動物研究工作，最早引進實驗動物品系近百種，建立了700多種基因工程品系，具有全國最多的實驗動物品系資源。

1.1.6 同行提供：數(shù)據(jù)庫為開放式數(shù)據(jù)庫，對國內(nèi)外同行提供數(shù)據(jù)錄入窗口，可以在線填報或以郵件的形式提供數(shù)據(jù)，經(jīng)過專家審核后錄入數(shù)據(jù)庫。

1.2 建立數(shù)據(jù)庫

依托專業(yè)公司，構建基于MySQL數(shù)據(jù)庫軟件的中小型數(shù)據(jù)庫，建立檢索界面、錄入界面和數(shù)據(jù)庫接口；并預備與今后建立的數(shù)據(jù)庫接口，逐漸形成數(shù)據(jù)庫集群。

1.3 數(shù)據(jù)庫檢索

實現(xiàn)廢棄物最大利用的前提便是垃圾分類，在北京、杭州等地，垃圾分類試點已經(jīng)推行了幾年，卻未見明顯成效，“垃圾圍城”問題亟待解決。2016年6月，國家發(fā)改委、住建部聯(lián)合發(fā)布了《垃圾強制分類制度方案》，提出到2020年，重點城市生活垃圾得到有效分類，實施生活垃圾強制分類的重點城市，生活垃圾分類收集覆蓋率達到90%以上，回收利用率達35%以上。

分為簡單檢索、專業(yè)檢索和數(shù)據(jù)瀏覽三種方式。

1.3.1 簡單檢索：關鍵詞檢索（keyword search）。

1.3.2 專業(yè)檢索：品系編號（accession number）、品系名稱（strain name）、其他名稱（common name）、品系來源（origin）、傳代方法（generation）、遺傳特征（genetics status）、應用領域（research area）、保存單位（institution）。

1.3.3 數(shù)據(jù)瀏覽：以實驗動物品系編號為序，按照種屬分類，瀏覽實驗動物品系。

1.4 聯(lián)網(wǎng)運行

接入中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所網(wǎng)站和中國實驗動物學會網(wǎng)站，提供免費的檢索服務；

1.5 數(shù)據(jù)更新

數(shù)據(jù)庫實行外源運行，使用者可以上傳數(shù)據(jù)庫未收錄的實驗動物品種品系，經(jīng)過審核和查實后，可以作為正式數(shù)據(jù)發(fā)布，可以不斷擴展數(shù)據(jù)規(guī)模，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時更新。

2 結果

2.1 制定元數(shù)據(jù)表

根據(jù)調(diào)查結果制定了元數(shù)據(jù)表（表1），包括數(shù)據(jù)格式，內(nèi)容等。

2.2 確定實驗動物品系編碼規(guī)則

本數(shù)據(jù)庫實驗動物品系編號為：31-11-001-0-000001。其中31代表實驗材料大類；11代表實驗動物小類；001：實驗動物品種編號；0，A-Z：實驗動物品系名稱編號（0為品種號，A為首字母為A的品系）；000001：數(shù)據(jù)條編碼（表2）［4-26］。國家自然科技資源平臺實驗動物資源庫對根據(jù)實驗材料對實驗動物品系編碼做了描述［27］，本數(shù)據(jù)庫的編碼方式跟其做了銜接，方便共享。

2.3 數(shù)據(jù)庫建立

2.3.1 數(shù)據(jù)庫名稱：實驗動物品系數(shù)據(jù)庫。

2.3.2 數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址：http://www.cnilas.org/plus/list.php？tid=158。

2.3.3 數(shù)據(jù)量：現(xiàn)在已經(jīng)收錄小鼠品系數(shù)據(jù)21 596條；大鼠品系數(shù)據(jù)2 062條；猴品系數(shù)據(jù)13條；地鼠品系數(shù)據(jù)2條；犬品系數(shù)據(jù)5條；兔品系數(shù)據(jù)5條（圖1）。

表1 實驗動物品系數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)表

2.4 數(shù)據(jù)庫檢索

按照國際通用的數(shù)據(jù)庫檢索模式，分為模糊查詢和精確查詢兩種界面。模糊查詢，也叫快速查詢，是指使用關鍵詞（key word）查詢，數(shù)據(jù)中有相關內(nèi)容就會出現(xiàn)在查詢結果中，每頁20條，點擊顯示詳細數(shù)據(jù)。精確查詢會按照邏輯檢索式，設置3～5個查詢條件，包括查詢號、品系名稱、英文名稱、研究應用和保種單位，顯示界面每頁20條數(shù)據(jù)，點擊可顯示詳細數(shù)據(jù)。

3 討論

實驗動物資源也成為生命科學研究“大軍”的必備“糧草”，然而在我國，這部分科研“糧草”的供應形勢卻不容樂觀。所以，構建一個實驗動物品系數(shù)據(jù)庫，調(diào)查分析整理以我國實驗動物品系資源為主，引進歐美日等發(fā)達國家實驗動物品系資源數(shù)據(jù)，供生物醫(yī)藥相關科技人員檢索使用，對于推動我國第六次科技革命，以及國務院頒發(fā)的生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃意義重大。

國內(nèi)外已經(jīng)建立了一些的實驗動物信息數(shù)據(jù)庫以及信息資源平臺，實現(xiàn)了信息資源共享。例如美國Jackson研究所的“小鼠品系數(shù)據(jù)庫”“小鼠基因組”、“基因表達數(shù)據(jù)庫”、“小鼠基因組百科全書”、“小鼠位點及遺傳標記目錄”、“小鼠突變資源庫”等［5］。美國NIH的心肺血液研究所建立了大鼠基因組數(shù)據(jù)庫（RGD）［6］。英國有“嚙齒類基因組數(shù)據(jù)庫”、“小鼠細胞遺傳圖譜”、“畸形人鼠同源性數(shù)據(jù)庫”等［11］。以小鼠品系為主，已經(jīng)形成了幾個主要以信息共享為主的非營利性的實驗動物資源聯(lián)盟，包括國際小鼠種質(zhì)資源庫（IMSR）、國際小鼠資源聯(lián)盟（FIMRe）、國際基因敲除小鼠資源聯(lián)盟（IKMC）等。這些數(shù)據(jù)庫收錄品系較全，但僅限于小鼠或大鼠品系。

我國實驗動物相關數(shù)據(jù)庫建設嚴重滯后。作者單位曾經(jīng)在2001-2003年構建過模式動物數(shù)據(jù)庫，收錄數(shù)據(jù)近100條。2008年國家自然科技資源平臺中設立了實驗動物資源庫，收錄8個物種188個品系的生物學特性數(shù)據(jù)。南京大學模式動物研究所等單位聯(lián)合成立中國遺傳工程小鼠資源共享聯(lián)盟，收錄基因工程小鼠品系717條。其他還有個別單位建立的小規(guī)模數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)庫特點是小而散，缺乏數(shù)據(jù)更新。

世界上而尚無一個數(shù)據(jù)庫，能夠包括所有的實驗動物品系資源。建立世界范圍現(xiàn)有的實驗動物品系庫，對于國內(nèi)科研人員充分利用現(xiàn)有實驗動物資源有積極意義。實驗動物資源的共享與合作是全球性的發(fā)展趨勢，主要目標在打破國與國之間的貿(mào)易壁壘，增進實驗動物資源的分享、利用和保存，避免資源的重復生產(chǎn)與浪費。本文數(shù)據(jù)庫的建立，將為用戶免費提供實驗動物品系資源的“一站式”查詢和交流共享，有利于國內(nèi)外實驗動物資源的共享和利用。

本文建立的實驗動物品系數(shù)據(jù)庫已經(jīng)開通并提供查詢服務，數(shù)據(jù)量規(guī)模也達到2.4萬條，但是距離完善還有很大的差距。許多條目還需要補充完善，內(nèi)容上還存在一些瑕疵。檢索方式、動物圖片和配套數(shù)據(jù)庫還有待增加。引用數(shù)據(jù)與相關數(shù)據(jù)庫建立鏈接，用戶可以通過鏈接查閱更詳細的信息及資源擁有單位的聯(lián)系方式。數(shù)據(jù)更新是一個數(shù)據(jù)庫的生命線，本數(shù)據(jù)庫建立后將有作者單位信息中心維護，定期收集整理公開發(fā)表的品系數(shù)據(jù)以更新，同時也接受國內(nèi)外同行提交的品系數(shù)據(jù)。希望能在各位實驗動物同行和前輩的指導和支持下，該數(shù)據(jù)庫茁壯成長，健康發(fā)展，為實驗動物信息化建設添磚加瓦。

表2 實驗動物品種編號

致謝：小鼠的品系名稱主要參考國際小鼠種質(zhì) 資源庫（IMSR），大鼠的品系名稱主要參考 Rat Genome Database（RGD），其他品系數(shù)據(jù)參考國內(nèi)外發(fā)表的文獻，在此一并致謝。

圖1 實驗動物品系數(shù)據(jù)庫查詢結果截圖

［1］秦川，主編，醫(yī)學實驗動物學 ［M］.人民衛(wèi)生出版社.2008：11.

［2］秦川，主編，實驗動物學學科發(fā)展報告［M］.中國科學技術出版社.2009：4.

［3］秦川，主編，實驗動物學［M］.人民衛(wèi)生出版社.2010：8.

［4］International Mouse Strain Resources（IMSR）［OL］.2014［2014-11-26］http://www.informatics.jax.org/imsr/

［5］The Jackson Laboratory（TJL）［OL］.2014［2014-11-26］http://jaxmice.jax.org/query/

［6］Rat Genome Database（RGD）［OL］.2014［2014-11-26］http://rgd.mcw.edu/

［7］突變小鼠資源聯(lián)盟 Mutant Mouse Regional Resource Center（MMRRC）［OL］.2014［2014-11-26］http://www.mmrrc.org/catalog/StrainCatalogSearchForm.jsp

［8］人類癌癥模式小鼠聯(lián)盟 Mouse Models of Human Cancer Consortium，F(xiàn)rederick，MD（MMHCC）［OL］.2014［2014-11-26］http://mouse.ncifcrf.gov/

［9］加拿大小鼠聯(lián)盟Canadian Mouse Consortium（CMC）［OL］.2014［2014-11-26］ http://www.mousecanada.ca/ps/catalogue.htm

［10］加拿大突變小鼠數(shù)據(jù)庫Canadian Mouse Mutant Repository，Toronto，Ontario（CMMR）［OL］.2014［2014-11-26］http://www.phenogenomics.ca/databases/mutants _ samples.html

［11］European Mouse Mutant Archive（EMMA）［OL］.2014［2014 -11-26］http://www.emmanet.org/mutant_types.php

［12］ 日本實驗動物中央研究所 RIKEN BioResource Center（RBRC）Laboratory Animals Division［OL］.2014［2014-11 -26］http://www2.brc.riken.jp/lab/animal/search.php

［13］日本熊本大學動物資源發(fā)展中心Center for Animal Resources and Development（CARD）［OL］.2014［2014-11-26］http://cardb.cc.kumamoto-u.ac.jp/transgenic/strains.jsp

［14］Charles River Laboratories，Inc［OL］.2014［2014-11-26］ http://www.criver.com/

［15］Taconic，Inc［OL］.2014［2014-11-26］http://www.taconic.com/wmspage.cfm？parm1=16

［16］Harlan，Inc［OL］.2014［2014-11-26］http://www.harlan.com/

［17］Mouse Genome Database［OL］.2014［2014-11-26］http://www.informatics.jax.org

［18］ILAR［OL］.2014［2014-11-26］http://www2.nas.edu/ilarhome

［19］Kong Q，Qin C.Analysis of current laboratory animal science policies and administration in China［J］.ILAR J.2009；51（1）：e1-e11.

［20］Kong Q，Qin C.Laboratory animal science in China：current status and potential for the adoption of alternatives［J］.Altern Lab Anim.2010，38（1）：53-69.

［21］NRC（National Research Council），Institute of Laboratory Animal Resources，Committee on Rat Nomenclature.1992.Definition，nomenclature，and conservation of rat strains［J］.ILAR News 34（4）：S1-S26

［22］NRC（National Research Council），Institute of Laboratory Animal Resources，Committee on Transgenic Nomenclature.1992.Standardized nomenclature for transgenic animals［J］.ILAR News 34（4）：45-52.

［23］Davisson MT.Rules and guidelines for nomenclature of mouse genes.International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice［J］.Gene.1994，147（2）：157-160.

［24］Maltais LJ，Blake JA，Eppig JT，et al.Rules and guidelines for mouse gene nomenclature：a condensed version.International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice［J］.Genomics.1997，45（2）：471-476.

［25］Davisson MT.Rules and guidelines for genetic nomenclature in mice：excerpted version.Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice［J］.Transgenic Res.1997，6（5）：309 -319.

［26］Montoliu L，Whitelaw CB.Using standard nomenclature to adequately name transgenes，knockout gene alleles and any mutation associated to a genetically modified mouse strain［J］.Transgenic Res.2011，20（2）：435-440.Epub 2010 Jul 15.

［27］國家自然科技資源平臺實驗動物資源庫［OL］.2014［2014 -12-30］http://www.lasdr.cn/UploadFile/local/2008/12/22/30775493626026614161229941196718.pdf.

Establishment of the laboratory animal strain database

KONG Qi，XIA Xia-yu，QIN Chuan
（Institute of Laboratory Animal Science，Chinese Academy of Medical Sciences＆Comparative Medical Center，Peking Union Medical College，Key Laboratory of Human Disease Comparative Medicine，Ministry of Health；Key Laboratory of Human Diseases Animal Model，State Administration of Traditional Chinese Medicine，Beijing 100021，China）

Objective To collect more than 200 kinds of species totaling more than 26，000 existing laboratory animals data worldwide to establish a largest and most comprehensive database of laboratory animal strains，based on the existing laboratory animal strain databases and related publications or references.Methods Based on MySQL database software to set up medium sized databases，and build search interface，input interface and database interface.Results In this work，a laboratory animal strain database was established，including data of 21596 mouse strains，2062 rat strains，13 monkey strains，2 hamster strains，5 dog strains，and 5 rabbit strains.We will gradually further improve the data to achieve regularly updated database of animal strains in the future.Discussions The establishment of this database will facilitate scientific researchers in our country to access and use domestic and foreign resources of laboratory animal strains，and provide links to introduce laboratory animal strain resources from European，American and other developed countries.

Laboratory animals；Strains；Database；Laboratory animal resource

R33

A

1671-7856（2015）04-0078-06

10.3969.j.issn.1671.7856.2015.004.016

中央科研院所基本業(yè)務費（DWS200502，DWS200709，DWS201208）和傳染病科技重大專項資助（編號2009ZX10004-503）。

孔琪（1978-），助理研究員，博士，研究方向為實驗動物學。E-mail：infor@cnilas.org。

秦川，研究員，博士生導師，研究方向為實驗病理學。E-mail：qinchuan@pumc.edu.cn。

2015-01-21

繼續(xù)教育