医学实验动物学课件：第二章 实验动物分类及质量控制

第二章实验动物分类及质量控制一.遗传学分类基本概况二.实验动物遗传学控制分类及应用三.实验动物遗传学控制分类及应用四.实验动物微生物控制分类及应用内容动物学分类动物界脊索动物门哺乳纲啮齿目豚鼠科豚鼠属英国种阿比西尼亚种秘鲁种第一节遗传学分类基本概况常用哺乳纲实验用动物的分类位置目的名称实验用动物种类单孔目Monotremata有袋目Marsupialia贫齿目Edentata食虫目Insectivora翼手目Chiroptera灵长目Primates兔形目Lagomorpha啮齿目Rodentia

鲸目Cetacea食肉目Carnivora鳍足目Pinnipedia长鼻目Proboscidea海牛目Sirenia奇蹄目Perissodactyla偶蹄目Artiodactyla至今无袋鼠犰狳、穿山甲刺猬蝙蝠猕猴、松鼠猴、狨猴、黑猩猩兔、鼠兔小鼠、大鼠、金黄地鼠、豚鼠、沙鼠、黑线姬鼠、田鼠江豚猫、犬、雪貂海狗至今无至今无马、驴、骡猪、羊、牛、鹿种、品种及品系的概念

随着实验动物科学的进展，实验动物的分类方法愈来愈科学化。

在生物分类学上，动物“种”是动物分类的基本单位，是自然选择形成；一般情况下，同种动物交配能顺利繁殖后代，而异种动物存在生殖隔离。各种实验动物经过人类的长期驯化、培育和选择，已与其祖先有着极显著的差异。种的概念

品种是根据人为选择所形成的“种”以下非自然的分类单位。实验动物科学中，“品种”通常是指某些容易识别的动物外形及生物学特性，通过人工改良、选择、培育后形成具有稳定遗传学特征的动物群体。品种与种的概念完全不同，切勿混淆。品种的概念

人类根据不同实验目的，采用一定交配繁殖方式获得的基因高度纯合且具有共同遗传来源的动物群体。根据不同的交配繁殖方式，可将品系划分为近交系、远交系、杂交系等。品系的概念英国短毛种豚鼠近交系2，13RAP远交群DHDunkinHartleyDHPDunkinHartleypirbrightDHPK

KM小鼠是封闭群小鼠中的一个品种，属我国常用的实验小鼠，1994年列入国际实验动物理事会出版的实验小鼠目录。

如C57BL/6小鼠是近交系小鼠中的一个品系，属低癌，高补体活性的小鼠；全身黑色被毛；其生物学特性稳定地代代相传。因此，品系和品种是实验动物分类的基本单位。相似的外貌特征

具有相似的外貌特征是实验动物品系应具备的基本条件之一，例如C57BL/6品系小鼠的毛色呈黑色，DBA/2品系小鼠的毛色是灰褐色，而KM品系小鼠的毛色则是白色的。品系的基本条件独特的生物学特性

在长期的研究过程中，科研人员将某些动物身上所表现的不同于其他动物的生物学特性，按照科学研究的需要进行定向选择；通过人工的定向遗传育种将这些特性保留下来，才产生了如今众多的动物品系。品系的基本条件稳定的遗传特性

作为一个品系，不仅需要具备相似的外貌特征和独特的生物学特性，还必须具有稳定的遗传特性，即必须具有一定的育种价值。当一个品系在自群繁殖时，必须能将其外貌特征及独特的生物学特性稳定地传给后代品系的基本条件相同的遗传特征

作为一个品系如果已经具备上述3个条件，那么它一定会具有共同遗传来源和独特的遗传结构。任何品系及品种都具有其共同的祖先，并由此分支经人工选育而成，其遗传结构也应是独特的。品系的基本条件基因控制程度分类同基因型动物：近交系动物、同源导入近交系动物、同源突变近交系动物、重组近交系动物、分离近交系动物、杂交F1代动物不同基因型动物：封闭群动物遗传学分类的原则遗传学控制分类近交系突变系杂交一代封闭群遗传学分类的原则第二节实验动物遗传学控制分类及应用

近交系Inbredstrain

近交系动物的概念

经至少连续20代的全同胞兄妹交配培育而成，品系内所有个体都可追溯到起源于第20代或以后代数的一对共同祖先，该品系称为近交系。

经连续20代以上亲代与子代的交配，与全同胞兄妹的交配有同等效果。

近交系数达98.6％血缘系数达99.6%亲兄妹交配亲子交配F21XF21F20XF21F22XF22F21XF22F23XF22F22XF23F22F24

体型较大动物的近交系培育很难获得成功；因为成功率低，往往成为经济上的沉重负担。

如犬和猫连续全同胞兄妹交配20代，需要20年左右的时间；鸡和兔也要花费较长时间。目前根据研究的特别需要，已培育出兔、犬、猫、鸡、羊、猪等的若干近交品系。

通常禽类和兔类等实验动物的血缘系数达到80％以上时(相当于亲兄妹交配4代)，即可称为近交系。近交系动物的命名通常以一个或数个大写英文字母表示亦可用大写英文字母加阿拉伯数字命名非正规的命名，如已为人知，则可保留沿用近交系的近交代数用大写英文字母F表示，通常在品系代码后加括号，先写“F”，后写代数。亚系的概念

指一个近交系内各个分支的动物之间，已经发现或十分可能存在的遗传差异。分支发生于F20~F40之间一个分支与其他分支分开繁殖超过100代已发现一个分支与其它分支存在遗传差异。产生这种差异的原因可能是残留杂合、突变或遗传污染。亚系的命名数字，如DBA/1、DBA/2等培育或产生亚系的单或人的缩写英文名称,第一个字母用大写,以后的字母用小写。使用缩写英文名称应注意不要和已公布过的名称重复。当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上亚系时，可在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。作为以上命名方法的例外情况是一些建立及命名较早，并为人们所熟知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示。1.基因纯合性

经过连续20代以上的近亲繁殖,近交品系个体基因已有98.6%以上纯合；品系内任何二个动物交配所产生的后代，也应是纯合子。因此，同一近交系动物的基因是一致的，没有暗藏的隐性基因。近交系的优点2.遗传稳定性

近亲繁殖增加在特定部位纯合子互相配合的可能性，个体残留少量的杂合基因或基因突变概率较低，遗传变异概率减少。近交系的优点3.基因等同性

基因型是一切遗传基础的总和，是内在的遗传本质。同一近交品系中所有个体在遗传上是同源的，它们的等位基因高度纯合和基因型相当稳定，具有基本相同的遗传构成和基因位点。近交系的优点4.表型均一性

同基因型导致近交品系内所有个体均具有相同的表型，尤其是可遗传的某些生物学特征，如毛色、血型、组织型、肿瘤发病率、形态学特征、药物反应等，其均一性都较远交系动物强很多。近交系的优点5.个体代表性

不同近交系均具有不同的遗传组成和生物学特性，表现出不同的反应性和敏感性，必须根据实验目的来选择不同的近交系。不能轻率根据近交系动物遗传均一、基因型相同、反应性一致的特点，随意选择一个品系开展实验。近交系的优点6.分布广泛性

许多近交系在国际上广泛分布，从而有可能在世界各国之间进行比较研究，这在理论上意味着不同地区、不同国家的科学家有可能去重复或验证已取得的理论和数据。近交系的优点7.资料可查性

近交品系动物在保种和培育过程中通常都具备详细记录，同时这些动物分布广泛和使用频繁，目前世界上已有大量的文献记载着各个品系的生物学特征。这些文献资料对实验过程中选择合适的近交品系既具有指导作用，也为新的实验设计和实验结果的分析评价提供了丰富的参考信息。近交系的优点8.品系可辨性

每个近交品系均有各自独特的遗传概貌，选用生化位点、皮肤移植、毛色基因和下颌骨测量等不同方法进行定期监测，即可区分和识别各个近交品系。

近交系的优点近交系的缺点有害隐性基因的暴露：通常一些有害的隐性基因被显性的杂合子等位基因所掩盖，但经过一段近交繁殖，纯合子比例增加，隐性基因致病作用开始显现，对个体的生长发育、生活和生育等产生负面影响。多基因平衡的破坏：近交繁殖会打破野生型动物原有的多基因平衡系统，导致生长发育缓慢、繁殖量低、母性差、抵抗力弱等问题。另外一方面近交系对环境和营养的要求也较一般动物高，因此所需的维持费用也相应增高。近交系的培育全同胞兄妹交配：同父母所生同一胎内雌雄之间个体的连续交配纯交：两个相同的纯合子之间交配互交：两个杂合子之间的交配回交：父女或母子之间的交配混合杂交：先用两个无关的纯合子交配产生F1代，再用F1代自交所产生的纯合子与原纯合子交配。

近交系的维持核心群：严格采用全同胞兄妹交配方式，用基础平行线系统保持品系的种源，为增殖群提供种鼠增殖群：种鼠来源于基础群，采用全同胞兄妹交配方式繁殖，用来扩大群体个体数量，为生产群提供种鼠。生产群：有增殖群供给种子，采用随机交配方式大量繁殖生产供实验用的小鼠。供应群：来源于上述生产群中每个世代繁殖的仔鼠，育成后供实验用。重组近交系的概念

重组近交系由两个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配育成的近交系。其他近交系重组近交系的命名

由两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母X命名。由相同双亲交配育成的一组近交系用阿拉伯数字予以区分。如：由BALB/c与C57BL/6杂交育成的一组近交系分别命名为CXB1、CXB2……。重组同类系的概念

由两个近交系杂交后，子代与两个亲代中的一个近交系进行数次回交（通常回交2次），再经无特殊基因选择的近亲交配而育成的近交系。其他近交系重组同类系的命名

由两个亲代近交系的缩写名称中间加小写英文字母c命名，其中用作回交的亲代近交系（称受体近交系）在前，供体近交系在后。由相同双亲育成的一组同类系用阿拉伯数字予以区分。如：由BALB/c为受体近交系，以STS为供体近交系（S），经2代回交育成的一组重组同类系分别命名为CcS1、CcS2……。

同源突变近交系的概念由近交系发生基因突变而形成，两个近交系除了在1个明确位点等位基因不同外，其他遗传基因全部相同。其他近交系同源突变近交系命名

由发生突变的近交系名称后，以连接号连接突变基因符号的英文倾斜印刷体。如DBA/Ha-D

当突变基因必须以杂合子形式保持时，用“+”代表野生型基因，如：A/Fa-+/c。同源导入近交系

通过杂交-互交或回交等方式将一个基因导入到近交系中，新的近交系与原来的近交系只是在一个很小的染色体片段上的基因不同其他近交系同源导入近交系的命名接受导入基因的近交系名称提供导入基因的近交系的缩写名称，并与a项之间用英文句号分开导入基因的符号（用英文斜体），与b项之间以连字符分开近交系的应用遗传学研究：采用多个近交系作比对研究肿瘤学研究：近交系自发性或诱发性肿瘤的发病率较高生殖生理研究：遗传背景明确，取材方便异种组织移植：近交系动物个体间组织相容性较高制备疾病模型：由于隐性基因纯合性状表现，利于培育制备先天性畸形和先天性疾病动物模型杂交群动物的定义由不同品系或种群间杂交产生的后代。实验动物科学中，专门用于实验研究用的杂交群又称为杂交一代。它是由两个无关近交系之间进行杂交而繁殖的第一代动物。杂交一代动物不是一个品系或品种，因为它不具备育种功能。杂交群动物

系统杂交动物的特点个体间的基因型相同表型一致具有杂种优势具有杂交组合基因互作效应杂交群命名

在括号内，以雌性亲代名称在前，雄性亲代名称在后；二者间以大写英文字母“X”相连；括号后标明杂交的代数，如F1，F2等。如：（C57BL/6XDBA/2）F1=BXD2F1杂交群的应用干细胞移植免疫细胞动力学单克隆抗体封闭群动物的概念

以非近交交配方式进行繁殖生产的一个实验动物种群，在不从其外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4代以上，称为一个封闭群，或叫远交群。封闭群动物

例如ddN小鼠，Wistar大鼠、我国各研究单位长期自行繁殖的KM小鼠、青紫兰兔、新西兰白兔、大耳白兔等均属此类。封闭群动物的命名

封闭群由2～4个大写英文字母命名，种群名称前标明保持者的英文缩写名称，第一个字母须大写，后面的字母小写，一般不超过4个字母。保持者与种群名称之间用冒号分开。如：N：NIH表示美国国立卫生研究院（N）保持的NIH封闭群小鼠。封闭群动物特点封闭群具有杂交优势，因此具有繁殖率高、疾病抵抗力强、供应量充足的优点。封闭群就群内个体间而言实验反应性具有一定差异，因此封闭群的实验可重复性和一致性不佳。封闭群的应用

封闭群动物在生物制品和化学药品的鉴定和筛选方面经常使用。由于封闭群动物群体个体间保持着一定反应性能的差异，对各种刺激的反应有强一些的也有低一些的，但其平均的反应性有一定稳定性，故要对一些药物的初步疗效进行筛选，封闭群动物就可以反映综合的平均疗效了。突变系动物

突变系动物的概念指正常染色体的基因发生突变而具有特殊遗传性状，这种遗传变异造成后代的某个性状或生物反应与亲本不同，具有某种特殊性状表性的各种遗传缺陷的品系。研究人员将这些突变动物按照科学研究的要求进行定向培育，使育成的动物符合实验要求，称其为“突变系”动物。基因突变

自然界中各种生物遗传的保守性是相对的，而遗传变异是绝对的，在成千上万的基因复制过程中某个基因可能在一定环境条件下会偶然发生变异，即基因突变，遗传突变是生命机体的特征之一。自发的突变率因不同的生物种类而异，正是由于持续不断地发生遗传变异，才促进了地球上各种生物的进化，才会有生物多样性的存在。突变类型可见突变：基因突变的效果可以从表型观察到，例如小鼠的无毛突变。生化突变：例如小鼠遗传性糖尿病、免疫缺陷等。致死突变：如果是显性突变，只要有一个基因突变，个体就可发生死亡，如果是隐性致死基因，则必须有两个致死基因纯合才产生致死作用。条件致死突变：带有突变基因的个体在某些条件下是能成活的，而在另一些条件下是致死的。突变系的应用肿瘤学和免疫学：裸小鼠、裸大鼠、SCID小鼠、NOD/SCID小鼠、BNX小鼠人类系统性红斑狼疮：NZB/W（杂交一代）小鼠、BXSB小鼠、MRL/lpr小鼠人类代谢性疾病：SHR大鼠、GK大鼠、ob/ob小鼠、db/db小鼠人类银屑病：缺皮脂突变鼠、鱼鳞状皮肤突变鼠、无毛突变鼠第三节.实验动物遗传学质量控制遗传质量检测的意义

科研人员都希望证明各自所得到的品系动物的遗传背景是符合标的

生产繁殖部门希望确证：所提供的实验动物符合遗传控制的质量。有必要进行实验动物的遗传质量控制。遗传改变的原因1.近交系基因改变的原因外来基因组的杂交：这种杂交所产生的遗传污染不局限于一个基因位点，它的发生也不是间断的逐渐积累发生的变化。残余的杂合性：基因组完全纯合的概率达99%以上，仍有部分基因未纯合，另一方面由于杂合子遗传型的个体生育力和生存力均较纯合子强，易于繁衍和扩群。遗传突变：突变只有发生在代表血统的那些个体上，才能真正起作用。遗传改变的原因2.封闭群基因改变的原因随机的遗传漂变：指在一个有限群体内等位基因或单倍型频率从一代到下一代的随机改变，这种变化导致某些等位基因的消失、另外一些等位基因的固定，进而改变群体的遗传结构。因此封闭群体过小时，抽样变化和突变的影响越大，等位基因和单倍型频率的随机改变越大。基因污染和突变：基因的污染和突变会导致群体的特性发生改变，改变的强度和外来基因或突变基因的数量成正比，而与有效群体大小成反比。遗传质量检测实验动物的遗传质量控制

每个品系（或种群）的遗传概貌；

定期进行常规质量检测，证明被检动物质量是否符合遗传概貌；

签发品系（种群）的合格证书。繁殖数据整体分析

胎间隔整体脂肪含量成活新生数整体干物质含量

离乳仔数血液学数据

幼仔体重（2周龄）血红细胞计数

淘汰种鼠特点血白细胞计数形态测定数据血红蛋白含量

体长血细胞比容

体重平均细胞容积

11个下颌骨测量数据尺骨长封闭群的遗传质量检测近交系的遗传质量检测形态学检测法：指作为遗传检测用的形态学遗传标记，主要利用易于检测的外部形态特征，包括毛色基因测试法和下颌骨测量法近交系的遗传质量检测染色体带型检测法：细胞学检测法对包括核型（染色体数目、结构、隋体有无、着丝粒位置等）和带型（C带、N带、G带等）的变化。它是一种很有价值的检测亚系变异和混杂来源的方法。近交系的遗传质量检测生化标记检测法：将一些易于用电泳方法进行区分、遗传差异性明显的同工酶和同种异构蛋白进行比较。它具有检测的基因位点明确、方法简便快速、比较经济等优点，但却存在精确度不够高的缺点。近交系的遗传质量检测免疫学技术检测：这类检测方法包括混合淋巴细胞试验、H-2基因、多价抗血清反应和皮肤移植等方法。皮肤移植法是目前测定近交系遗传质量重要方法之一，具有简便、准确性高、检测范围较广等优点，但需要观察较长时间。近交系的遗传质量检测分子生物学标记技术检测微卫星标记随机扩增多态性DNAAFLP标记SNP标记小鼠和大鼠豚鼠、兔和地鼠犬和猴清洁级SPF无菌普通级清洁级SPF无菌普通级SPF常用实验动物微生物学等级第四节实验动物微生物控制分类及应用普通动物

必须是不携带主要人兽共患病原体和动物烈性传染病的病原体。饲育在开放环境里,使用的垫料和饲料,只消毒不灭菌;其饮水须符合城市饮用水标准。普通动物只能用于教学实验和某些科研工作的预实验。

清洁动物

亦称二级动物。必须是不携带主要人兽共患病原体和动物烈性传染病的