实验动物培育技术

关于实验动物培育技术常用实验动物近交和近交系：实验动物的近交（Inbreeding）即近亲繁殖，是指血缘关系极为相近的个体之间或遗传组成极相似的个体之间进行的交配繁殖。是培育近交系动物的必须手段，通过近交使一个种群达到接近完全纯合程度，即所有同源染色体的相对位置都具有相同基因的状态。因此，通过同胞兄妹或亲子交配可以较快获得近交品系动物。第2页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系特性近交和非近交时亲缘关系示意图近交可以降低杂合性，可以将群体分离为不同的品系，然而近交的结果也必将出现近交衰退第3页,共63页，2024年2月25日，星期天近交后引起的变化

（一）近交可以增多纯合性，也就是降低杂合性（Reductionoftheterozygosity）自然界的动植物在遗传上一般都是杂合子体，故最初培育近交系动物都是取源于杂种，换句话说也就是取源于异型接合体动物。动物的遗传纯度取决于交配动物之间遗传关系的远近。因此近交系动物通过长期近亲交配而建立的。第4页,共63页，2024年2月25日，星期天近交引起的基因纯合情况P（A）=0.5p(a)=0.5代数各种基因的比例纯合子（野鼠色）AA杂合子（野鼠色）Aa纯合子（黑色）aa原始种群1/42/41/4兄妹交配下一代5/166/165/16兄妹交配下二代11/3210/3211/32兄妹交配下三代24/6416/6424/64兄妹交配20代以后50/100050/100实验动物交配繁殖中的一些概念和符号。第5页,共63页，2024年2月25日，星期天动物繁殖常用术语1．纯合子：同源染色体的相对位点上具有两个相同的基因称为纯合子（Homozygote），如AA（显性纯合子），aa（隐性纯合子）。2．杂合子：两个基因不相同时，即由一个显性基因和一隐性基因结合而成的杂合子交（Heterozygote），如Aa。3．杂合子的a位点：即指a位点上两个位点为A/a。4．纯合子的等位点：用A/A或a/a表示。5．显性突变位点用D表示，隐性突变位点用r表示。6．D和r位点在繁殖制度中被称作重要位点（Lociofinterest），因为它们是控制位点分离的。7．D位点上的等位基因为A/D，r位点上的等位基因为A/r。8．以在一个位点上的等位基因A/A、a/A、a/a三种基因型进行组合将产生九种交配形式，可归纳为以下四类交配系统。第6页,共63页，2024年2月25日，星期天种系中纯合性的程度近交系（Coefficientofinbreeding）所谓近交系（Coefficientofinbreeding）也就是一个种系的个体中，两个等位基因具有相同来源的概率，通常以0～1之间的尺度来表示。F=0为完全杂合，F=1表示完全纯合。F值随近交繁殖连续的代数而递增。增加的比率决定于交配动物亲缘关系的密切程度。根据Feiconer（1960）的研究，认为全同兄弟姐妹交配，近交系前几代数值不恒定，如前四代近交系数上升率分别为28%、17%、20%和19%，以后每代上升率就恒定为19.1％。故Felconer提出一个便于计算的公式：Fn=1-(1-△F)n。n表示近交代数，△F是每进一代的近交系数上升率。繁殖到第10代时，纯度可达到87.84%，还有12.16%是杂合的。

第7页,共63页，2024年2月25日，星期天Felconer近亲系数表代数F代数F10.250110.90820.375120.92630.500130.94040.594140.95150.672150.96160.734160.96870.785170.97480.826180.97990.859190.983100.886200.986注：近交系不改变频率第8页,共63页，2024年2月25日，星期天（二）近交可将群体分离为不同基因型的品系（SplittingofthePopulationintoLinesofDifferentGentypes）原始种群经过近交分为若干近交系，在不同等位基因的不同位点上变为纯合子。原始种群的小鼠兄妹交配连续20代之后分离出两支等位基因A和a的近交品系：

1．等位基因A的品系：只生产野鼠色后代。

2．等位基因a的品系：只生产黑色后代。第9页,共63页，2024年2月25日，星期天

（三）近交可引起近交衰退（InbreedingDepression）亲缘接近的交配所产生的后代常常会出现生长、成活、生育、抗病、适应环境等能力的减退，这种现象称之为近交衰退，如何克服和解决这个问题，是培育近交系动物的关键所在。由于近交衰退的缘故，从一个供繁殖的种群培育和建立一个近交系时，往往需要从杂交群或几个近交系开始才能成功，而且的近交几代后，有些系可以因生育或生活率低而断绝；留下的受近交衰退影响较小的后代有些可以维持下来，而另外的也可能最后被淘汰。也由于同样的原因，过去建立的某些近交系，现在只有某些亚系还仍然存在，有些不能全部存活，甚至难以维持。第10页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系的特征（一）基因纯合性。通过持续20代以上的近亲繁殖，基因已高度纯合化。纯合子的纯度在理论上接近最高点，基因已有98.6%以上完全纯合，仅有1%左右不纯合，因此近交品系动物的基因是一致的，遗传组成亦相同。第11页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系的特征（二）遗传稳定性。由于近亲繁殖增加了在特定部位纯合子互相配合的可能性，因而减少了遗传变异，基因型可长期处于稳定状态，这种相对稳定性来自纯合性。因为基因高度纯合，所以纯合子基因可以极稳定地传给后代。第12页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系的特征（三）同基因性。基因型或称遗传型是一切遗传基础的总和，是内在的遗传本质。同基因性，是指一个近交品系中所有个体在遗传上是同源的。由于基因高度纯合和基因型相当稳定，而致个体间极为相似，即同一品系内具有基本相同的遗传组成和基因点，也就是基因型相同。第13页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系的特征（四）表现型的均一性。表现型是基因在环境因素作用下表现出来的、可被直接观察到的亲代的性状。在相同环境因素的作用下，由于遗传是均质的，所以其表现型是均一的，反应性是一致的。（五）个体性。由于不同品系都具有不同的遗传组成和生物学特性，所以不同品系各有不同的特性。第14页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系的特征（六）分布的广泛性。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。但因环境变化可引起遗传变异，因此，环境条件应力求尽可能一致。第15页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系的特征（七）资料可查性。近交品系的一个最有价值的特点是最常用的品系都具有相当数量的背景资料，由于近交品系动物在培育和保种的过程中都有详细的记录，加之这些动物分布广泛，经常使用，目前已有相当数量的文献记载着各个品系的生物学特征，这些有关品系的特征、寿命和自发性疾病等资料，对研究工作选择品系是极为重要的，而且这些基本数据对于设计新的实验和解释所得结果提供了便利条件。第16页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系的特征（八）可分辨性。每个近交品系都具有自己独特的生化标志基因等特点，研究工作者可定期进行检测，以识别所使用的近交品系动物是否可靠。方法有：生化位点法、皮肤移植法、毛色基因法和下颌骨测量法。第17页,共63页，2024年2月25日，星期天使用近交系的优点使用实验动物进行各项科学研究的一个关键问题，就是怎样使动物实验的结果正确、可靠、有规律性、重复性好，从而精确判定实验结果、得出正确的结论。使用一般普通饲养的实验动物是采用任意交配的繁殖方法，所产生的动物个体差异较大，所以必然影响实验结果的均一性，有时难以判定实验结果。选用近交系动物作实验就能克服这些缺点，满足实验研究的需要。第18页,共63页，2024年2月25日，星期天使用近交系的优点1．具有相同的基因型，表现型也一致，所以其反应是一致的，实验结果正确、可靠。2．各品系均有其独特的特性，根据实验目的可选用不同品系来作实验，实验重复性好，所用动物少，实验周期短，节省人力、物力和时间。第19页,共63页，2024年2月25日，星期天使用近交系的优点3．国际上分布广泛，不同国家的科研单位由于使用同一近交系动物所取得的结果是相似的，便于国内和国际间学术交流和实验重复。4．可以作为有价值的病理学模型，如有致癌品系、抗癌品系、致白血病品系，嗜酒性品系、易抽搐品系等，是研究人类疾病的重要实验材料。第20页,共63页，2024年2月25日，星期天使用近交系的优点5．它是标准的实验材料，动物生长发育到一定时间就有一定的规格。6．有大量的历史资料可查，每个品系均有其详细的遗传学资料，遗传背景明确，其生物学特性、生理生化特点、常见疾病（包括自发性疾病）等都有过系统的研究，便于研究者查阅和选择应用。第21页,共63页，2024年2月25日，星期天常用近交系小鼠品系特征

（一）A系

1．形成（1）起源：1921年Strong从ColdSpringHarboralbino和Baggalbino杂交的后代中近交培育而成。（2）亚系：A，A/He,A/J,A/WySN等。（3）近交代数：116代（Strong,1972）

2．毛色和H-2基因：aa、bb、cc(白色)，H-2a（A，A/He,A/SnSf,A/WySN）。第22页,共63页，2024年2月25日，星期天A系动物的生物学特性⑴免疫学特征：44%6月龄母鼠。红斑狼疮细胞和抗核抗体阳性。⑵形态学特性：初生仔鼠的7.6%有唇裂，0.5%有后肢多趾症。⑶生理学特性：血压低，肾上腺贮存脂质较多。⑷癌发生率：肺癌母鼠5-6%（A，A/He）、30%（A/J）。肝癌10.8%（A/He）。乳腺癌繁殖母鼠为80%（A）、40%（A/He）、25%（A/J）。肺组织对化学致癌物甲基胆蒽敏感。⑸老化及寿命：老龄鼠多发肾脏病，有时出现心脏病。寿命平均400天。

第23页,共63页，2024年2月25日，星期天常用近交系小鼠品系特征

（二）AKR系

1．形成：⑴起源：最早是洛克菲勒大学以随机交配维持的动物，1928-1936年Furth作为白血病易发群维持着。Rhoades将其兄妹交配了9代，之后Lynch进行到21代。⑵亚系：AKR，AKR/A，AKR/J，AKR/N等。⑶近交代数：128代（美国N.I.H1973）。

2．毛色和H-2基因：aa,BB，cc（白色），H-2k。第24页,共63页，2024年2月25日，星期天AKR系动物的生物学特性⑴免疫学特征：缺乏补体C5。容易诱发免疫耐受性。⑵生理学特性：血液过氧化氢酶活性高，肾上腺质贮存少，类固醇浓度低。⑶癌发生率：淋巴性白血病为60-100%。⑷寿命：SPF动物雄雌分别为35天和312天。第25页,共63页，2024年2月25日，星期天常用近交系小鼠品系特征

（三）BALB/c系

1．形成⑴起源：Bagg从1913年开始维持的白化小鼠，Dowell从1923年开始近亲交配，1923年Snell得到其第26代，此后便传播各地。⑵亚系：BALB/c,BALB/ccd,BALB/cJ,BALB/cAnN等。⑶近交代数：157代（美国N·I·H1973）。

2．毛色和H-2基因：AA、bb、cc（白色），H-2d。第26页,共63页，2024年2月25日，星期天BALB/c系动物的生物学特性⑴免疫学特性：易患慢性肺炎。⑵生理学特性：血压较高。网状内皮系统器官与体重之比较大。⑶癌发生率：乳腺癌发生率低（3％）。常发生肾上腺及肺有癌症。⑷老化及寿命：老龄鼠出现心脏病、多发动脉硬化症。第27页,共63页，2024年2月25日，星期天常用近交系小鼠品系特征（四）CBA系

1．形成：⑴起源：1920年Strong从雌性Baggalbino和雄性DBA杂交后代中近交培育而成。⑵亚系：CBA/Br,CBA/Ca,CBA/J,CBA/St,CBA/H等。⑶近交代数：159代（杰克逊实验室1973）。

2．毛色和H-2基因：AA、BB、CC（野生色），H-2k。第28页,共63页，2024年2月25日，星期天CBA系动物的生物学特性⑴免疫学特性：易诱发免疫耐受性。⑵形态学特性：18%的动物出现下颚第三臼齿缺失。⑶生理学特性：血压较高。对维生素K不足高度敏感。连续注射酪蛋白后较C3H更易引起淀粉样变症。⑷癌发生率：雌鼠乳腺癌60-65%，雄鼠肝癌为65%。⑸寿命：SPF动物的雄雌鼠分别为486天和825天。第29页,共63页，2024年2月25日，星期天常用近交系小鼠品系特征

（五）C3H系

1．形成⑴起源：与CBA同一起源。⑵亚系：C3H/Bi,C3H/He,C3H/HeJ,C3H/St,C3HeB/FeJ,C3H/DiSn,C3H/Sf等。⑶近交代数：138代（杰克逊实验室1973）。

2．毛色和H-2基因：AA、BB、CC（野生色），H-2k。第30页,共63页，2024年2月25日，星期天C3H系动物的生物学特性⑴免疫学特性：在IgG的亚类中IgG1和IgG2a为高值，IgG2b为低值。⑵生理学特性：红细胞及白细胞数较少。癌发生率：乳腺癌繁殖用雌鼠为85-100%。⑷饲养注意点：较易饲养第31页,共63页，2024年2月25日，星期天常近交系大鼠品系特征（一）ACI系

1．形成：⑴起源：1926年由哥仑比亚大学肿瘤研究所Curtis和Dunning培育。1945年Heston繁殖30代，1950年美国NIH繁殖41代，最后由Dunning（或NIH）育成。⑵近交代数：F>100。

2．毛色：黑色，但腹部和脚白色（a,hi）。第32页,共63页，2024年2月25日，星期天ACI系动物的生物学特性⑴免疫学特性：IgG在20月龄前缓慢增加，IgG2b为高值，IgG为低值。⑵形态学特性：新生仔中雌性的16.8%，雄性的3%为小眼或无眼症。0.6%出现后肢多趾症。⑶生理学特性：嗜酒精性高。⑷癌发生率：乳腺癌少发（0-1%）。用致癌难以致癌。第33页,共63页，2024年2月25日，星期天常近交系大鼠品系特征

（二）AGUS系

1．形成⑴起源：Gustafsson用动物株（Sprague-Dawley）培育的无菌动物，1948年繁殖10代，到1968年实验动物中心Garshalton繁殖26代。⑵近交代数：F35。

2．毛色：白化（a.c.H）。第34页,共63页，2024年2月25日，星期天AGUS系动物的生物学特性主要特性：易感染实验过敏性脑脊髓炎，对溶组织阿米巴的感染有相对抗力。尽管动物易受环境影响，但具有良好的繁殖能力。约有1～4%无尾年幼大鼠无繁殖力。第35页,共63页，2024年2月25日，星期天常近交系大鼠品系特征（三）AS系

1．形成：⑴起源：1930年Otago大学用从英国引入的Wistar大鼠繁殖，它可能是GH品系，因而具有组织相溶性。⑵近交代数：F60+。

2．毛色：白化（C）。第36页,共63页，2024年2月25日，星期天AS系动物的生物学特性主要特性：血压不如GH品系那样高，但仍较正常血压要高。易感染实验过敏性脑脊髓炎，对自家免疫性肾小球肾炎敏感，这与其组织相溶性有关。具有良好的繁殖力。第37页,共63页，2024年2月25日，星期天常近交系大鼠品系特征

（七）F344系

1．形成：⑴起源：1920年由哥仓比亚大学肿瘤研究所Curtis培育，1949年引入Heston之后又到NIH，1950年Bethesde将其繁殖51代，最后完成繁殖的不是Dunning就是NIH。⑵近交代数：F86。

2．毛色：白化（a,c,h）。第38页,共63页，2024年2月25日，星期天F344系动物的生物学特性⑴免疫不特性：原发和继发性的脾脏红细胞的免疫反应性低。⑵生理学特性：旋转运动性低。雌雄鼠肝结节状增生的发生率为5%。血清胰岛素含量低。雄鼠乙基吗啡和苯胺的肝代谢率高。⑶癌发生率：雌鼠乳腺癌自发率为41%，脑垂体腺腺瘤为36%，雌鼠乳腺癌为23%，脑垂体腺瘤为24%，睾丸间质细胞瘤为85%。甲状腺癌22%，单核细胞白血病24%。雌鼠乳腺纤维腺瘤9%，多发性子宫内膜肿瘤12%。⑷寿命：雄鼠平均31月，雌鼠水均29月。

第39页,共63页，2024年2月25日，星期天常近交系大鼠品系特征（十）LEW系

1．形成：⑴起源：来源于Wistar原种，最先由Lewis繁殖，1954年Aptekman和Bogden繁殖到20代，到1958年Silvers繁殖到31代。⑵近交代数：F67。

2．毛色：白化（a,h,c）。第40页,共63页，2024年2月25日，星期天LEW系动物的生物学特性⑴免疫学特性：接种豚鼠髓磷脂硷蛋白后，对实验过敏性脑脊髓炎敏感。极易感染诱发自家免疫性心肌炎。⑵生理学特性：血清甲状腺素高，血清胰岛素和血清生长激素高。⑶癌发生率：常见淋巴瘤，肾肉瘤，纤维肉瘤MC-39，ML-1，ML-7，Lewis10瘤和Lewis3肉瘤。⑷饲养繁殖：易驯养，繁殖率高。第41页,共63页，2024年2月25日，星期天其它大鼠品系WisterSDDA第42页,共63页，2024年2月25日，星期天实验动物的培育技术实验动物都是有特定的、基本符合要求的动物。实验通常所用的是经过特殊处理的。主要有近交系、突变系。近交系动物通常所用兄妹交配或亲子交配的方式进行。第43页,共63页，2024年2月25日，星期天培育目标培育目标分定向、不定向两种：定向是予先确定好要获得什么样的品种，然后有计划地进行培育，这种方法能在较短的时间里获得优良的品种。定向时有以细菌感受性为选育指标。不定向的是无意识的选择，预先交没有想要培育具有哪些特点的新品种，只是人们自然把比较有价值的留下，让它繁殖，去掉价值不大的品种，这样无意中起了选择的作用。第44页,共63页，2024年2月25日，星期天种鼠的选择基础种群的选择：从野生鼠中选择从起源于没有经过的新繁殖的近交群中选择从杂交群中选择其它实验室和保种单位有质量较好基础种群种，也可直接引起

初代种鼠的选择首先检查个体形态、进行病原微生物和药物感受性以及肿瘤诱发率等方面的检查、第二代以后种群的选择：

初产年龄、产仔数量、哺乳能力等方面的繁殖特性进行选择、5～7代中选择具有所需特性的种鼠进行交配第45页,共63页，2024年2月25日，星期天培育方法

培育近品系的重要手段，一是交配繁殖，二是人工选择，两者经常是同时进行的。

交配繁殖的目的在于使存在于基代双亲（即用于培育近交系的最初一对小鼠）中的不同遗传位点的不同基因通过连续许多代的重新组合达到纯合的程度，并保持足够数量的后裔可供交配时选择。人工选择的目的是挑选符合培养需要（有繁殖能力或其它的特殊性状）和淘汰不需要的个体。

第46页,共63页，2024年2月25日，星期天近交的交配方式

采用以下三种方法：单线法：

平行法：选优法：第47页,共63页，2024年2月25日，星期天方式的优、缺点从近交系原种选出3～5个兄妹对进行兄妹交配，从中选出生产能力最好的一对进行繁殖，然后从中选择一对作为下一代生产的双亲，如此一代代的延续下去。优点：这个方法生产的个体比较均一。缺点：但选择的范围太小，由于只有单线的仔代，易发生断代危险。选3～5对兄妹对，每个兄妹对都选留下一代种鼠，一代代的延续下去。优、缺点这个方法生产的个体不太均一，但选择范围大，易发生分化。

第48页,共63页，2024年2月25日，星期天选优法选优法：保留了上述两个方法的优点克服了两个方法中的缺点，是个较好的保种方法。假定每代选6对，每对都选自同一双亲的仔代同胞兄妹，在繁殖过程中，每一代均保持6对，当某对出现不孕或生产能力降低，而不适于继续繁殖时，则可从另一对所生的后代中选择优良者加以代替。

第49页,共63页，2024年2月25日，星期天交配繁殖

近交系的培育要在专用固定的饲养室内进行。避免别的鼠系的进入和防止可能发生的感染，应有严密的隔离设备和措施。应该严格遵照单对配对，父母同罐的要求。对同系的每个鼠都应有详细明确的谱系和户籍记录。选用第一、二胎同胎仔鼠作b×s交配比b×o交配更易处理，而且常常繁殖的更好。

在近交系培育过程中应保留一定数目（3～4个）的亚系。第50页,共63页，2024年2月25日，星期天饲养的实验动物所需的活动面积

种类体重标准饲育笼动物数每只动物需要活动面积(m2)小鼠20克

20克5～10

10～200.009～0.063

0.005～0.009大鼠150～250克

150～25克1～3

4～100.018～0.063

0.018～0.045豚鼠250～350克

250～350克1

2～40.063

0.045兔2～4公斤10.27狗15公斤

30公斤1

10.72

1.08猴0.5～1公斤

1～3公斤

4～6公斤

6～10公斤

10公斤以上1

1

1

1

10.09

0.27

0.36

0.54

0.72第51页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系动物的命名原则自1952年开始，国际近交系标准命名委员会（CommitteeonStandardizedNomenclatureforMice）对国际承认的近交系动物，根据实验动物的历史来源、独特的生物学特性、以及人保、单位名的规定、及遗传背景、基因组成、缩写符号进行标准命名。第52页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系动物命名规定1、用一个或几个英文大写字母表示。2、有的品系在英文大写字母之间加入一些数字及代数表示。3、近交系代数表示：在品纤小符号后加括号写上F（Filial）及代数表示。A（F78）4、经代乳的品系是在近交系命名后加英文小写字母“f”表示第53页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系动物命名规定5、受精卵转输（ovarytransplantation）或卵巢移植在两雌性品系之间，用egg或ovary表示。取“e”“O”。6、近交系命名的缩写。一般在研究论文报告中只表示全称，不可用缩写。特殊另有规定。7、亚系表示：在原亲本品系后加/再在/的下面标明适当的亚系符号。第54页,共63页，2024年2月25日，星期天近交系动物命名规定8、近交系实验动物综合命名表示法可以明确动物的基本信息。9、重组近交系：以两个无关的高度的近交品张进行交配产生F2代，书写方法是在两个亲本品系之间加X表示。10、同源株：也称同类系，是同源导入近交系或异单基因近交系的通称。第55页,共63页，2024年2月25日，星期天突变系动物的分类1、染色体畸变：2、基因突变：多向性有害性稀有性第56