野生小鼠的實驗動物化及研究進展

管 彤 徐 渴

(天津市疾病預(yù)防控制中心，天津 300011)

1 野生小鼠實驗動物化的意義

小鼠與人都屬于哺乳動物，在生理生化、代謝通路及其調(diào)控機制方面和人類相似，因此對小鼠的研究成果可以很合理地推演到人類，研究小鼠模型有直接的應(yīng)用價值。近交系(Inbred strain)小鼠又可稱為純系小鼠，由于它們的全同胞近交代數(shù)達20代以上，幾乎剔除了全部致死和有害基因，且種群內(nèi)個體之間同源染色體的等位基因幾乎完全相同，基因純合度可達98.6%以上，因而具有高度的遺傳穩(wěn)定性和基因同源性。這類小鼠的遺傳背景相同，有獨特的生物學(xué)特性和遺傳資料；在相同的環(huán)境條件作用下，其表現(xiàn)型具有很好的一致性，在實驗研究中易于重復(fù)和比較。因此，倍受遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域科研工作者的關(guān)注。

目前，實驗中常用的近交系小鼠由于基因組多態(tài)性不夠豐富，在進行生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究中經(jīng)常受到限制，研究人員需要努力尋找多態(tài)性更為豐富的動物資源。野生小鼠由于其生活環(huán)境復(fù)雜，進化歷史較長，且連鎖不平衡程度低，野生來源培育的近交系小鼠具有更多樣化的表型和較強的免疫特性，有利于進行多種疾病模型的建立，成為相關(guān)研究的優(yōu)良資源庫[1]。

近年來，為豐富現(xiàn)有的實驗動物基因庫，對野生小鼠進行基因組學(xué)研究以便在實驗小鼠中引進野生小鼠基因，越來越成為國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注點。從對野生小鼠的形態(tài)學(xué)研究到對其蛋白質(zhì)、特定基因序列以及特定抗性基因的研究等，國內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有近交系實驗小鼠品系比較具有很多差異，如能將這些重要的野生資源引入現(xiàn)有實驗動物體系中，將會大大提高人類使用野生動物資源的水平。日本學(xué)者在其已培育出的由野生小鼠近交馴化而成的MSM/Ms小鼠中，做了大量的研究工作，處于國際前沿[2]。

實驗動物科學(xué)家建立了野生小鼠胚胎種子庫和野生小鼠冷凍精子庫，用于馴化野生小鼠的實驗動物化和相關(guān)研究之用[3]。由于野生小鼠資源具有實驗小鼠遺傳資源幾乎所有的優(yōu)勢，同時又具備豐富的遺傳多樣性，為更全面研究疾病發(fā)生調(diào)控機制提供了不可多得的資源。諸如糖尿病、腎病綜合癥等危害人類健康的重大疾病，其發(fā)病機制就是通過微效修飾基因作用的積累造成的，據(jù)此可以篩選出野生來源的實驗小鼠疾病模型[4]。

2 野生小鼠實驗動物化工作進展

日本從1978年開始培育野生小鼠MSM/Ms。MSM/Ms近交系于1986年建立，21年后達到F100。在育種期間，沒有觀察到產(chǎn)仔數(shù)和性別比的明顯波動[5]。隨后，通過從日本東北部捕獲的野生小鼠，即KOR1/Stm、KOR5/Stm、KOR7/Stm、AIZ/Stm和MAE/Stm又建立了5個野生來源的小鼠近交系[6]。

目前，日本通過野生物種的馴化，大量開展野生小鼠近交繁育，已經(jīng)培育出了許多新的品種和品系。如日本名古屋大學(xué)和大坂府立大學(xué)，就利用從本國和世界各地得到的野生小鼠物種進行實驗動物化開發(fā)，已培育出MOM、MSKR、CAST等多個近交系品種。對這些品系進行的遺傳學(xué)研究揭示了這些野生來源近交系小鼠的基因組確實不同于通用實驗小鼠品系，并發(fā)現(xiàn)了許多生化、線粒體DNA和核DNA的多態(tài)性[7]。

美國杰克遜實驗室已收集了來自世界各地超過30個野生來源的近交系小鼠品系，主要有MSM/Ms(日本)、PWD/Ph和PWK/Ph(捷克)、JF1(丹麥)、SPRET/Ei(西班牙)、PERA/Ei(秘魯)和CAST/Ei(泰國)等。這些野生來源近交系小鼠大多已成為具有各種生物醫(yī)學(xué)特征的實驗動物模型[8]。

我國雖然在近交系小鼠培育領(lǐng)域的科學(xué)研究中起步較晚，但也取得了可喜的成績,已經(jīng)培育出津白一號、津白二號[9]、中國1號、615、AMMS/1、SMMC/C等小鼠近交品系。目前，從國家到地方政府，都非常重視這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)，并逐漸縮小同發(fā)達國家的差距。我們現(xiàn)在使用的實驗小鼠品系中，除從歐洲起源的品種品系外，國內(nèi)自己培育的小鼠近交品系中，基本是以昆明種小鼠的血統(tǒng)為主，而野生小鼠的實驗動物化研究和近交品系的培育工作依然比較滯后。只有在2004年，天津市疾病預(yù)防控制中心的管彤等人報道了利用在內(nèi)蒙古自治區(qū)捕獲的野生小鼠，近交培育成TW近交系小鼠，其他再未見任何報道[8]。

管彤等[10-12]為豐富現(xiàn)有實驗動物基因庫，嚴(yán)格按照國際培育近交系動物標(biāo)準(zhǔn)，即每代繁育的雌雄小鼠嚴(yán)格按照同胎雌雄(兄妹)進行交配。經(jīng)過十幾年的精心培育，培育出中國特有TW(Tianjin Wild)野生小鼠來源的實驗近交小鼠品系，并篩選出抗肺腫瘤特性等重要的生物學(xué)特征。王鳳山等[13]應(yīng)用實驗小鼠體外受精技術(shù)對C57BL/6 J 小鼠C57BL/6 J與DBA/2雜交的F1代BDF1小鼠進行了體外受精實驗研究，就體外受精相關(guān)指標(biāo)與國際常規(guī)工作進行了比較，同時將這些技術(shù)應(yīng)用于實驗動物化中的TW野生小鼠，就小鼠精子質(zhì)量、野生小鼠體外受精情況及體外受精機理做了深入探討。在野生小鼠實驗動物近交化過程中，也有其他學(xué)者使用并改進輔助生殖技術(shù)，不少學(xué)者做了大量的研究并在野生小鼠近交化中獲得了成功[14-15]。

野生來源近交系小鼠的生長比通用實驗近交系小鼠完成得更早，雖然野生小鼠的體型大小約為常用實驗近交系小鼠的一半，但往往其體能較之更強[16]。對于其他方面的大多數(shù)性狀，野生近交系小鼠和通用實驗近交系小鼠具有顯著不同的范圍和平均值，而野生小鼠也表現(xiàn)出比通用近交系小鼠更多的表型多樣性[17]。有研究通過對線粒體控制區(qū)進行測序分型，揭示出野生小鼠自然群體存在遺傳多樣性特征，這些都為利用野生小鼠資源奠定基礎(chǔ)[4]。

3 野生小鼠實驗研究進展

東華大學(xué)團隊利用其構(gòu)建的野生小鼠1號染色體替換品系進行了系列研究。應(yīng)用野生小鼠替換品系1號染色體上多個微衛(wèi)星遺傳位點對野生小鼠1號染色體進行基因分型，以此來評價我國野生小鼠的遺傳多樣性[4, 18]。蔡文倩[19]對野生來源1號染色體替換小鼠群體連鎖不平衡情況進行研究，通過構(gòu)建野生小鼠與實驗小鼠的雜交品系，獲得F1代，并通過測序信息，對小鼠1號染色體替換系群的供體染色體進行連鎖不平衡分析，評估染色體替換資源的遺傳多樣性及其對復(fù)雜性狀研究的價值。晁天柱[20]分析了野生小鼠來源1號染色體替換系小鼠群體的生長表型與血液生化指標(biāo)，探討替換系群體的QTL 定位潛力。

管彤等[21]對實驗動物近交化的野生小鼠品系進行抗性基因的篩查。從近交馴化至F8 代的TW野生小鼠，就發(fā)現(xiàn)了其腫瘤發(fā)生抗性。在與肺腫瘤易發(fā)模型品系A(chǔ)/wy小鼠進行雜交獲得的F1代小鼠(ATF1 小鼠)，即僅含有一半野生基因的ATF1 小鼠和野生基因純合的TW小鼠均具有極強的抗肺腫瘤特性。積極地推動了野生來源近交品系的抗性基因模型的發(fā)展。

Stephan等、Nadezda等[22-23]對野生來源近交系小鼠的先天性免疫應(yīng)答的遺傳分析，發(fā)現(xiàn)了新的抗黃病毒的抗性等位基因；Patricia等[24]通過對傳統(tǒng)實驗小鼠品系和野生來源近交系對猴痘病毒易感性的遺傳學(xué)比較，發(fā)現(xiàn)野生來源的近交系小鼠有更為明顯的抵抗能力。

Richard等[25]的研究表明，以野生小鼠實驗動物化獲得的近交小鼠品系與實驗近交化小鼠種群比較，野生來源近交化品系平均壽命超過實驗近交化品系平均壽命的24%?？梢娨吧鷣碓唇幌敌∈缶哂懈L的平均壽命。James等[26]的研究也證實這一點，他的研究發(fā)現(xiàn)，相對于來自實驗動物品系的遺傳異源小鼠，野生來源的近交系小鼠種群更長壽。研究發(fā)現(xiàn)野生來源的小鼠具有增加壽命的等位基因，可以通過影響生長、成熟和早期激素水平來增加壽命。

總之，雖然野生小鼠實驗動物化及研究越來越趨于成熟，但與其他醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域比較還比較滯后，還需要實驗動物工作者長期持續(xù)的努力，才能真正實現(xiàn)野生動物資源為人類健康服務(wù)的目標(biāo)。