野生小鼠的實(shí)驗(yàn)動物化及研究進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(jī)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(jià)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(dá)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(dá)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(dú)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中常用的近交系小鼠由于基因組多態(tài)性不夠豐富，在進(jìn)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(jìn)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(qiáng)的免疫特性，有利于進(jìn)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(shí)驗(yàn)動物基因庫，對野生小鼠進(jìn)行基因組學(xué)研究以便在實(shí)驗(yàn)小鼠中引進(jìn)野生小鼠基因，越來越成為國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注點(diǎn)。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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)動物化和相關(guān)研究之用[3]。由于野生小鼠資源具有實(shí)驗(yàn)小鼠遺傳資源幾乎所有的優(yōu)勢，同時(shí)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(jī)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(jī)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(shí)驗(yàn)小鼠疾病模型[4]。

2 野生小鼠實(shí)驗(yàn)動物化工作進(jìn)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(dá)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)不同于通用實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dá)國家的差距。我們現(xiàn)在使用的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(bào)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(bào)道[8]。

管彤等[10-12]為豐富現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行了體外受精實(shí)驗(yàn)研究，就體外受精相關(guān)指標(biāo)與國際常規(guī)工作進(jìn)行了比較，同時(shí)將這些技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)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(jī)理做了深入探討。在野生小鼠實(shí)驗(yàn)動物近交化過程中，也有其他學(xué)者使用并改進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)近交系小鼠的一半，但往往其體能較之更強(qiáng)[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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

東華大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用其構(gòu)建的野生小鼠1號染色體替換品系進(jìn)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(diǎn)對野生小鼠1號染色體進(jìn)行基因分型，以此來評價(jià)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(jìn)行研究，通過構(gòu)建野生小鼠與實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jià)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(shí)驗(yàn)動物近交化的野生小鼠品系進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)動物化獲得的近交小鼠品系與實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)近交化品系平均壽命的24%。可見野生來源近交系小鼠具有更長的平均壽命。James等[26]的研究也證實(shí)這一點(diǎn)，他的研究發(fā)現(xiàn)，相對于來自實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)動物工作者長期持續(xù)的努力，才能真正實(shí)現(xiàn)野生動物資源為人類健康服務(wù)的目標(biāo)。