轉基因小鼠在生命科學中的研究進展

姜穎姍

摘 要：近幾年來我國的科技水平快速提升，基因工程獲得了迅猛發展，使轉基因小鼠動物模型從生物整體上研究基因組的目標得到實現，并將其應用在更加廣泛的領域中。在研究過程中，由于轉基因小鼠的基因序列與人類基因組高度同源，需要將與疾病相關的基因進行插入，使轉基因小鼠模型對人類疾病分子機制提供有效的反應。傳統的基因技術會受到技術方面的局限，因此使用轉基因小鼠可以利用靶向轉基因、快速定點轉基因技術增強生命科學的研究水平。

關鍵詞：轉基因小鼠；生命科學；研究進展；動物實驗模型

前言：使用動物模型的方式對生命科學進行研究是有效的研究方法，在加入轉基因技術之后，可大幅增強生命科學的研究水平，并成為新興、高效的動物實驗模型。基因組的相關分析數據表明，小鼠與人類的基因組高度同源，可達到95%的相似度，尤其對環境與藥物的代謝改變極為相同。

一、轉基因小鼠在生命科學研究中發揮的作用

據相關基因組分析數據顯示，轉基因小鼠與人類的基因組高度同源，基因的相似程度高達95%，無論是發育過程還是生理生化反應都與人類基本相同，轉基因小鼠對環境與藥物的代謝改變也極為相似[1]。轉基因小鼠是利用生物學方法將外源基因進行整合，加入到受體動物基因組中，外源基因伴隨著細胞的分裂不斷增殖，還會對后代進行遺傳，使轉基因小鼠表達出更準確的特殊功能或特殊形態。因此人類在對疾病相關動物模型進行構建時，經常會選擇轉基因小鼠開展相關研究。目前在國內外的轉基因小鼠制備已經構成了較為成熟的技術平臺，無論在動物遺傳改良、器官移植還是動物疾病模型、基因功能等生命科學研究中被廣泛使用，還擁有良好的發展前景。

二、轉基因小鼠動物模型構建策略

傳統的基因研究辦法會將特定外源及基因對原核或真核細胞中進行導入，但在對單個細胞的功能進行研究時，并不能將活動中作用充分呈現，通過構建轉基因小鼠動物模型便可以將該問題有效解決。將基因組的外源基因進行整合后便成為轉基因，通過將基因與轉基因的動物表型進行分析，將基因的功能完整揭示。使用小鼠作為模型不會花費較高的成本，小鼠的孕期較短、繁育能力高，還包含大量的近交系品系，可以增強研究結果的可比性與準確性。結合成熟的基因工程改造技術，可以加強轉基因小鼠的模型構建效率，相比于其他的哺乳動物來說，轉基因小鼠的模型構建更加省時省力，因此這些都成為使用轉基因小鼠構建動物模型的主要因素。目前經常使用的轉基因小鼠動物模型構建方法為顯微注射法，將目的基因注射到受精卵的雄原核中，之后將受精卵對假孕小鼠進行植入，使外源基因與受精卵DNA進行整合[2]，隨著時間的推移，小鼠胚胎會持續生長發育，利用生物學辦法將新小鼠中選出含有導入基因的小鼠，可增強小鼠的品系質量。使用這種方法的好處在于，在將外源基因導入時不需要使用載體，操作簡便、基因的整合效率高、轉基因容量高、實驗時間短。但這種技術的缺點是技術難度高，精確性較低。另外使用這種辦法會降低整合位、拷貝數量的人為控制準確性，還會出現多拷貝插入造成連環體的情況出現，或是由于插入的位點受到限制，造成基因沉默、基因表達水平低，甚至小鼠死亡的情況。近幾年隨著制備技術水平的提升，還出現了新型的技術，例如精子載體法、脂質體介導法、電脈沖法、受精卵元和顯微注射法等。與此同時，傳統、單一的顯微注射法通過不斷發展與優化，逐漸成為了多種辦法的融合技術體系。

從1987年開始，托馬斯等人將同源重組原理作為基礎，對干細胞進行介導后的外源基因點進行定點導入整合，推出了基因打靶技術。使用這種技術可以將一個內源基因進行定點滅活，這種衍生技術稱作基因剔除技術。使用基因打靶技術時，會將基因同源重組技術與胚胎干細胞技術作為基礎，形成的新型分子生物學技術，可以將細胞、生物個體的遺傳信息進行改變。目前經常使用的條件性基因打靶載體Cre/loxP重組酶系統，可以增強動物模型的多樣性，可以將基因使用表達、基因沉默、報告基因等方式插入。到目前為止，人類已經使用疾病模型小鼠對許多人類疾病模型成功制作，例如帕金森病、糖尿病等。使用轉基因小鼠作為活體實驗動物，可以對特定基因的功能與轉錄調控更好地進行研究，并得出更加準確的研究結果。

三、轉基因小鼠在生命科學研究中的應用解析

隨著我國的生物學技術水平不斷提升與優化，使用了更多的轉基因小鼠進行生命科學研究。通過構建實驗動物模型，采用遺傳學的辦法在短期時間內獲取與人力某種疾病類似且能穩定遺傳的特殊動物品系。應用較為廣泛的為腫瘤疾病模型，會將人體環境進行模擬并構建腫瘤疾病模型。研究的第一只攜帶顯性致癌基因轉基因小鼠模型名叫“oncomice”；另外使用乙型肝炎病毒中的x蛋白編碼基因HBx對轉基因小鼠進行模型構建可以將HBx蛋白充分表現[3]，最終誘導小鼠發生肝癌。在構建轉基因小鼠模型時，還可以將其作為臨床應用的前靶向治療的實驗方式，可以準確找出促使腫瘤發生、發展或成為致死性病變的特定基因、分子。通過相關研究數據表明，遺傳畸變的不斷累積將會造成腫瘤疾病，其中包含基因的融合、擴增、突變等問題。將病理形態與臨床表現診斷作為劃分基礎的一類腫瘤，從分子水平的層面來看還可以將其劃分為諸多分子亞型，將不同的基因改變作為前提，進行臨床應用過程中，可以使用更多的靶向藥物進行治療，達到腫瘤個體化治療的最終目標。構建轉基因小鼠模型可以對腫瘤基因特征、腫瘤抑制基因進行表達。傳統的腫瘤模型構建方法是使用化學致癌劑進行引導，將腫瘤組織進行移植等各種辦法。近幾年來，會使用更多類型的轉基因小鼠模型對腫瘤的形成原因進行研究。構建轉基因腫瘤小鼠模型的方式如下：將含有致癌基因的DNA注入到胚胎干細胞中，將抑癌基因從胚胎干細胞中敲除，之后再將其注入至胚泡中。使用轉基因腫瘤小鼠模型可以將人體體內的病理生理環境、腫瘤發展動態過程進行準確模型，還可以對癌前病變等情況進行更加徹底深入的研究。

我國的科學技術水平在不斷提升與發展，轉基因小鼠動物模型被更加廣泛地應用在各種疾病中，朝多領域、交叉學科等多方向發展。除了構建腫瘤模型之外，還會對常見的疾病進行模型的構建，例如心血管疾病、免疫疾病、遺傳疾病、神經疾病等。例如將不同長度HBV基因片段對小鼠的受精卵內進行導入，通過構建多種HBV轉基因小鼠的方式，可以對HBV形成復制、致病、致癌機制等多方面的研究，對免疫耐受發生、誘導等情況進行深入研究。還可以將轉基因小鼠應用在藥物毒理模型的構建中，例如短期的致癌實驗、藥物有效性或有害性的評價等。使用轉基因小鼠進行相關研究，可以對致癌過程中特定的基因作用、化學物基因之間的相互作用進行更加準確的分析與研究。使用轉基因小鼠開展短期致癌實驗，在提升實驗結果準確性的同時，還可以對各項化合物致癌作用進行測試，從而對致癌性實驗補充更加全面的信息與數據。

結語：將轉基因小鼠應用在生命科學研究過程中，可以有效增強研究的準確性，相比于其他的哺乳動物，轉基因小鼠模型構建的成功率與準確性更高。因此隨著科學技術水平的進一步發展與提升，轉基因小鼠會被更加廣泛的應用，促進我國生命科學研究水平獲得穩定、持續發展。

參考文獻：

[1]余科科，汪思應. 轉基因小鼠在生命科學中的研究進展[J]. 醫學綜述，2015，21（01）：23-24.

[2]馬微，趙偉，李丹，汪坤福，張鵬霞. 后基因組時代轉基因小鼠在生命科學中的研究進展[J]. 醫學綜述，2011，17（09）：1286-1289.

[3]肖瑤. 運動對APP/PS1轉基因AD小鼠海馬自噬水平的影響[D].華東師范大學，2016.