實驗動物培育技術

實驗動物培育技術第一頁，共六十頁，2022年，8月28日常用實驗動物近交和近交系：實驗動物的近交（Inbreeding）即近親繁殖，是指血緣關系極為相近的個體之間或遺傳組成極相似的個體之間進行的交配繁殖。是培育近交系動物的必須手段，通過近交使一個種群達到接近完全純合程度，即所有同源染色體的相對位置都具有相同基因的狀態(tài)。因此，通過同胞兄妹或親子交配可以較快獲得近交品系動物。第二頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系特性近交和非近交時親緣關系示意圖近交可以降低雜合性，可以將群體分離為不同的品系，然而近交的結果也必將出現近交衰退第三頁，共六十頁，2022年，8月28日近交后引起的變化

（一）近交可以增多純合性，也就是降低雜合性（Reductionoftheterozygosity）自然界的動植物在遺傳上一般都是雜合子體，故最初培育近交系動物都是取源于雜種，換句話說也就是取源于異型接合體動物。動物的遺傳純度取決于交配動物之間遺傳關系的遠近。因此近交系動物通過長期近親交配而建立的。第四頁，共六十頁，2022年，8月28日近交引起的基因純合情況P（A）=0.5p(a)=0.5代數各種基因的比例純合子（野鼠色）AA雜合子（野鼠色）Aa純合子（黑色）aa原始種群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實驗動物交配繁殖中的一些概念和符號。第五頁，共六十頁，2022年，8月28日動物繁殖常用術語1．純合子：同源染色體的相對位點上具有兩個相同的基因稱為純合子（Homozygote），如AA（顯性純合子），aa（隱性純合子）。2．雜合子：兩個基因不相同時，即由一個顯性基因和一隱性基因結合而成的雜合子交（Heterozygote），如Aa。3．雜合子的a位點：即指a位點上兩個位點為A/a。4．純合子的等位點：用A/A或a/a表示。5．顯性突變位點用D表示，隱性突變位點用r表示。6．D和r位點在繁殖制度中被稱作重要位點（Lociofinterest），因為它們是控制位點分離的。7．D位點上的等位基因為A/D，r位點上的等位基因為A/r。8．以在一個位點上的等位基因A/A、a/A、a/a三種基因型進行組合將產生九種交配形式，可歸納為以下四類交配系統(tǒng)。第六頁，共六十頁，2022年，8月28日種系中純合性的程度近交系（Coefficientofinbreeding）所謂近交系（Coefficientofinbreeding）也就是一個種系的個體中，兩個等位基因具有相同來源的概率，通常以0～1之間的尺度來表示。F=0為完全雜合，F=1表示完全純合。F值隨近交繁殖連續(xù)的代數而遞增。增加的比率決定于交配動物親緣關系的密切程度。根據Feiconer（1960）的研究，認為全同兄弟姐妹交配，近交系前幾代數值不恒定，如前四代近交系數上升率分別為28%、17%、20%和19%，以后每代上升率就恒定為19.1％。故Felconer提出一個便于計算的公式：Fn=1-(1-△F)n。n表示近交代數，△F是每進一代的近交系數上升率。繁殖到第10代時，純度可達到87.84%，還有12.16%是雜合的。

第七頁，共六十頁，2022年，8月28日Felconer近親系數表代數F代數F10.250110.90820.375120.92630.500130.94040.594140.95150.672150.96160.734160.96870.785170.97480.826180.97990.859190.983100.886200.986注：近交系不改變頻率第八頁，共六十頁，2022年，8月28日（二）近交可將群體分離為不同基因型的品系（SplittingofthePopulationintoLinesofDifferentGentypes）原始種群經過近交分為若干近交系，在不同等位基因的不同位點上變?yōu)榧兒献?。原始種群的小鼠兄妹交配連續(xù)20代之后分離出兩支等位基因A和a的近交品系：

1．等位基因A的品系：只生產野鼠色后代。

2．等位基因a的品系：只生產黑色后代。第九頁，共六十頁，2022年，8月28日

（三）近交可引起近交衰退（InbreedingDepression）親緣接近的交配所產生的后代常常會出現生長、成活、生育、抗病、適應環(huán)境等能力的減退，這種現象稱之為近交衰退，如何克服和解決這個問題，是培育近交系動物的關鍵所在。由于近交衰退的緣故，從一個供繁殖的種群培育和建立一個近交系時，往往需要從雜交群或幾個近交系開始才能成功，而且的近交幾代后，有些系可以因生育或生活率低而斷絕；留下的受近交衰退影響較小的后代有些可以維持下來，而另外的也可能最后被淘汰。也由于同樣的原因，過去建立的某些近交系，現在只有某些亞系還仍然存在，有些不能全部存活，甚至難以維持。第十頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系的特征（一）基因純合性。通過持續(xù)20代以上的近親繁殖，基因已高度純合化。純合子的純度在理論上接近最高點，基因已有98.6%以上完全純合，僅有1%左右不純合，因此近交品系動物的基因是一致的，遺傳組成亦相同。第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系的特征（二）遺傳穩(wěn)定性。由于近親繁殖增加了在特定部位純合子互相配合的可能性，因而減少了遺傳變異，基因型可長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，這種相對穩(wěn)定性來自純合性。因為基因高度純合，所以純合子基因可以極穩(wěn)定地傳給后代。第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系的特征（三）同基因性?；蛐突蚍Q遺傳型是一切遺傳基礎的總和，是內在的遺傳本質。同基因性，是指一個近交品系中所有個體在遺傳上是同源的。由于基因高度純合和基因型相當穩(wěn)定，而致個體間極為相似，即同一品系內具有基本相同的遺傳組成和基因點，也就是基因型相同。第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系的特征（四）表現型的均一性。表現型是基因在環(huán)境因素作用下表現出來的、可被直接觀察到的親代的性狀。在相同環(huán)境因素的作用下，由于遺傳是均質的，所以其表現型是均一的，反應性是一致的。（五）個體性。由于不同品系都具有不同的遺傳組成和生物學特性，所以不同品系各有不同的特性。第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系的特征（六）分布的廣泛性。許多近交系在國際上廣泛分布，從而有可能在世界各國之間進行比較研究。這在理論上意味著不同地區(qū)、不同國家的科學家有可能去重復或驗證已取得的理論和數據。但因環(huán)境變化可引起遺傳變異，因此，環(huán)境條件應力求盡可能一致。第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系的特征（七）資料可查性。近交品系的一個最有價值的特點是最常用的品系都具有相當數量的背景資料，由于近交品系動物在培育和保種的過程中都有詳細的記錄，加之這些動物分布廣泛，經常使用，目前已有相當數量的文獻記載著各個品系的生物學特征，這些有關品系的特征、壽命和自發(fā)性疾病等資料，對研究工作選擇品系是極為重要的，而且這些基本數據對于設計新的實驗和解釋所得結果提供了便利條件。第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系的特征（八）可分辨性。每個近交品系都具有自己獨特的生化標志基因等特點，研究工作者可定期進行檢測，以識別所使用的近交品系動物是否可靠。方法有：生化位點法、皮膚移植法、毛色基因法和下頜骨測量法。第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日使用近交系的優(yōu)點使用實驗動物進行各項科學研究的一個關鍵問題，就是怎樣使動物實驗的結果正確、可靠、有規(guī)律性、重復性好，從而精確判定實驗結果、得出正確的結論。使用一般普通飼養(yǎng)的實驗動物是采用任意交配的繁殖方法，所產生的動物個體差異較大，所以必然影響實驗結果的均一性，有時難以判定實驗結果。選用近交系動物作實驗就能克服這些缺點，滿足實驗研究的需要。第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日使用近交系的優(yōu)點1．具有相同的基因型，表現型也一致，所以其反應是一致的，實驗結果正確、可靠。2．各品系均有其獨特的特性，根據實驗目的可選用不同品系來作實驗，實驗重復性好，所用動物少，實驗周期短，節(jié)省人力、物力和時間。第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日使用近交系的優(yōu)點3．國際上分布廣泛，不同國家的科研單位由于使用同一近交系動物所取得的結果是相似的，便于國內和國際間學術交流和實驗重復。4．可以作為有價值的病理學模型，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，是研究人類疾病的重要實驗材料。第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日使用近交系的優(yōu)點5．它是標準的實驗材料，動物生長發(fā)育到一定時間就有一定的規(guī)格。6．有大量的歷史資料可查，每個品系均有其詳細的遺傳學資料，遺傳背景明確，其生物學特性、生理生化特點、常見疾?。òㄗ园l(fā)性疾病）等都有過系統(tǒng)的研究，便于研究者查閱和選擇應用。第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日常用近交系小鼠品系特征

（一）A系

1．形成（1）起源：1921年Strong從ColdSpringHarboralbino和Baggalbino雜交的后代中近交培育而成。（2）亞系：A，A/He,A/J,A/WySN等。（3）近交代數：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）。第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日A系動物的生物學特性⑴免疫學特征：44%6月齡母鼠。紅斑狼瘡細胞和抗核抗體陽性。⑵形態(tài)學特性：初生仔鼠的7.6%有唇裂，0.5%有后肢多趾癥。⑶生理學特性：血壓低，腎上腺貯存脂質較多。⑷癌發(fā)生率：肺癌母鼠5-6%（A，A/He）、30%（A/J）。肝癌10.8%（A/He）。乳腺癌繁殖母鼠為80%（A）、40%（A/He）、25%（A/J）。肺組織對化學致癌物甲基膽蒽敏感。⑸老化及壽命：老齡鼠多發(fā)腎臟病，有時出現心臟病。壽命平均400天。

第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日常用近交系小鼠品系特征

（二）AKR系

1．形成：⑴起源：最早是洛克菲勒大學以隨機交配維持的動物，1928-1936年Furth作為白血病易發(fā)群維持著。Rhoades將其兄妹交配了9代，之后Lynch進行到21代。⑵亞系：AKR，AKR/A，AKR/J，AKR/N等。⑶近交代數：128代（美國）。

2．毛色和H-2基因：aa,BB，cc（白色），H-2k。第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日AKR系動物的生物學特性⑴免疫學特征：缺乏補體C5。容易誘發(fā)免疫耐受性。⑵生理學特性：血液過氧化氫酶活性高，腎上腺質貯存少，類固醇濃度低。⑶癌發(fā)生率：淋巴性白血病為60-100%。⑷壽命：SPF動物雄雌分別為35天和312天。第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日常用近交系小鼠品系特征

（三）BALB/c系

1．形成⑴起源：Bagg從1913年開始維持的白化小鼠，Dowell從1923年開始近親交配，1923年Snell得到其第26代，此后便傳播各地。⑵亞系：BALB/c,BALB/ccd,BALB/cJ,BALB/cAnN等。⑶近交代數：157代（美國N·I·H1973）。

2．毛色和H-2基因：AA、bb、cc（白色），H-2d。第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日BALB/c系動物的生物學特性⑴免疫學特性：易患慢性肺炎。⑵生理學特性：血壓較高。網狀內皮系統(tǒng)器官與體重之比較大。⑶癌發(fā)生率：乳腺癌發(fā)生率低（3％）。常發(fā)生腎上腺及肺有癌癥。⑷老化及壽命：老齡鼠出現心臟病、多發(fā)動脈硬化癥。第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日常用近交系小鼠品系特征（四）CBA系

1．形成：⑴起源：1920年Strong從雌性Baggalbino和雄性DBA雜交后代中近交培育而成。⑵亞系：CBA/Br,CBA/Ca,CBA/J,CBA/St,CBA/H等。⑶近交代數：159代（杰克遜實驗室1973）。

2．毛色和H-2基因：AA、BB、CC（野生色），H-2k。第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日CBA系動物的生物學特性⑴免疫學特性：易誘發(fā)免疫耐受性。⑵形態(tài)學特性：18%的動物出現下顎第三臼齒缺失。⑶生理學特性：血壓較高。對維生素K不足高度敏感。連續(xù)注射酪蛋白后較C3H更易引起淀粉樣變癥。⑷癌發(fā)生率：雌鼠乳腺癌60-65%，雄鼠肝癌為65%。⑸壽命：SPF動物的雄雌鼠分別為486天和825天。第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日常用近交系小鼠品系特征

（五）C3H系

1．形成⑴起源：與CBA同一起源。⑵亞系：C3H/Bi,C3H/He,C3H/HeJ,C3H/St,C3HeB/FeJ,C3H/DiSn,C3H/Sf等。⑶近交代數：138代（杰克遜實驗室1973）。

2．毛色和H-2基因：AA、BB、CC（野生色），H-2k。第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日C3H系動物的生物學特性⑴免疫學特性：在IgG的亞類中IgG1和IgG2a為高值，IgG2b為低值。⑵生理學特性：紅細胞及白細胞數較少。癌發(fā)生率：乳腺癌繁殖用雌鼠為85-100%。⑷飼養(yǎng)注意點：較易飼養(yǎng)第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日常近交系大鼠品系特征（一）ACI系

1．形成：⑴起源：1926年由哥侖比亞大學腫瘤研究所Curtis和Dunning培育。1945年Heston繁殖30代，1950年美國NIH繁殖41代，最后由Dunning（或NIH）育成。⑵近交代數：F>100。

2．毛色：黑色，但腹部和腳白色（a,hi）。第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日ACI系動物的生物學特性⑴免疫學特性：IgG在20月齡前緩慢增加，IgG2b為高值，IgG為低值。⑵形態(tài)學特性：新生仔中雌性的16.8%，雄性的3%為小眼或無眼癥。0.6%出現后肢多趾癥。⑶生理學特性：嗜酒精性高。⑷癌發(fā)生率：乳腺癌少發(fā)（0-1%）。用致癌難以致癌。第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日常近交系大鼠品系特征

（二）AGUS系

1．形成⑴起源：Gustafsson用動物株（Sprague-Dawley）培育的無菌動物，1948年繁殖10代，到1968年實驗動物中心Garshalton繁殖26代。⑵近交代數：F35。

2．毛色：白化（）。第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日AGUS系動物的生物學特性主要特性：易感染實驗過敏性腦脊髓炎，對溶組織阿米巴的感染有相對抗力。盡管動物易受環(huán)境影響，但具有良好的繁殖能力。約有1～4%無尾年幼大鼠無繁殖力。第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日常近交系大鼠品系特征（三）AS系

1．形成：⑴起源：1930年Otago大學用從英國引入的Wistar大鼠繁殖，它可能是GH品系，因而具有組織相溶性。⑵近交代數：F60+。

2．毛色：白化（C）。第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日AS系動物的生物學特性主要特性：血壓不如GH品系那樣高，但仍較正常血壓要高。易感染實驗過敏性腦脊髓炎，對自家免疫性腎小球腎炎敏感，這與其組織相溶性有關。具有良好的繁殖力。第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日常近交系大鼠品系特征

（七）F344系

1．形成：⑴起源：1920年由哥倉比亞大學腫瘤研究所Curtis培育，1949年引入Heston之后又到NIH，1950年Bethesde將其繁殖51代，最后完成繁殖的不是Dunning就是NIH。⑵近交代數：F86。

2．毛色：白化（a,c,h）。第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日F344系動物的生物學特性⑴免疫不特性：原發(fā)和繼發(fā)性的脾臟紅細胞的免疫反應性低。⑵生理學特性：旋轉運動性低。雌雄鼠肝結節(jié)狀增生的發(fā)生率為5%。血清胰島素含量低。雄鼠乙基嗎啡和苯胺的肝代謝率高。⑶癌發(fā)生率：雌鼠乳腺癌自發(fā)率為41%，腦垂體腺腺瘤為36%，雌鼠乳腺癌為23%，腦垂體腺瘤為24%，睪丸間質細胞瘤為85%。甲狀腺癌22%，單核細胞白血病24%。雌鼠乳腺纖維腺瘤9%，多發(fā)性子宮內膜腫瘤12%。⑷壽命：雄鼠平均31月，雌鼠水均29月。

第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日常近交系大鼠品系特征（十）LEW系

1．形成：⑴起源：來源于Wistar原種，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近交代數：F67。

2．毛色：白化（a,h,c）。第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日LEW系動物的生物學特性⑴免疫學特性：接種豚鼠髓磷脂鹼蛋白后，對實驗過敏性腦脊髓炎敏感。極易感染誘發(fā)自家免疫性心肌炎。⑵生理學特性：血清甲狀腺素高，血清胰島素和血清生長激素高。⑶癌發(fā)生率：常見淋巴瘤，腎肉瘤，纖維肉瘤MC-39，ML-1，ML-7，Lewis10瘤和Lewis3肉瘤。⑷飼養(yǎng)繁殖：易馴養(yǎng)，繁殖率高。第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日其它大鼠品系WisterSDDA第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日實驗動物的培育技術實驗動物都是有特定的、基本符合要求的動物。實驗通常所用的是經過特殊處理的。主要有近交系、突變系。近交系動物通常所用兄妹交配或親子交配的方式進行。第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日培育目標培育目標分定向、不定向兩種：定向是予先確定好要獲得什么樣的品種，然后有計劃地進行培育，這種方法能在較短的時間里獲得優(yōu)良的品種。定向時有以細菌感受性為選育指標。不定向的是無意識的選擇，預先交沒有想要培育具有哪些特點的新品種，只是人們自然把比較有價值的留下，讓它繁殖，去掉價值不大的品種，這樣無意中起了選擇的作用。第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日種鼠的選擇基礎種群的選擇：從野生鼠中選擇從起源于沒有經過的新繁殖的近交群中選擇從雜交群中選擇其它實驗室和保種單位有質量較好基礎種群種，也可直接引起

初代種鼠的選擇首先檢查個體形態(tài)、進行病原微生物和藥物感受性以及腫瘤誘發(fā)率等方面的檢查、第二代以后種群的選擇：

初產年齡、產仔數量、哺乳能力等方面的繁殖特性進行選擇、5～7代中選擇具有所需特性的種鼠進行交配第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日培育方法

培育近品系的重要手段，一是交配繁殖，二是人工選擇，兩者經常是同時進行的。

交配繁殖的目的在于使存在于基代雙親（即用于培育近交系的最初一對小鼠）中的不同遺傳位點的不同基因通過連續(xù)許多代的重新組合達到純合的程度，并保持足夠數量的后裔可供交配時選擇。人工選擇的目的是挑選符合培養(yǎng)需要（有繁殖能力或其它的特殊性狀）和淘汰不需要的個體。

第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日近交的交配方式

采用以下三種方法：單線法：

平行法：選優(yōu)法：第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日方式的優(yōu)、缺點從近交系原種選出3～5個兄妹對進行兄妹交配，從中選出生產能力最好的一對進行繁殖，然后從中選擇一對作為下一代生產的雙親，如此一代代的延續(xù)下去。優(yōu)點：這個方法生產的個體比較均一。缺點：但選擇的范圍太小，由于只有單線的仔代，易發(fā)生斷代危險。選3～5對兄妹對，每個兄妹對都選留下一代種鼠，一代代的延續(xù)下去。優(yōu)、缺點這個方法生產的個體不太均一，但選擇范圍大，易發(fā)生分化。

第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日選優(yōu)法選優(yōu)法：保留了上述兩個方法的優(yōu)點克服了兩個方法中的缺點，是個較好的保種方法。假定每代選6對，每對都選自同一雙親的仔代同胞兄妹，在繁殖過程中，每一代均保持6對，當某對出現不孕或生產能力降低，而不適于繼續(xù)繁殖時，則可從另一對所生的后代中選擇優(yōu)良者加以代替。

第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日交配繁殖

近交系的培育要在專用固定的飼養(yǎng)室內進行。避免別的鼠系的進入和防止可能發(fā)生的感染，應有嚴密的隔離設備和措施。應該嚴格遵照單對配對，父母同罐的要求。對同系的每個鼠都應有詳細明確的譜系和戶籍記錄。選用第一、二胎同胎仔鼠作b×s交配比b×o交配更易處理，而且常常繁殖的更好。

在近交系培育過程中應保留一定數目（3～4個）的亞系。第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日飼養(yǎng)的實驗動物所需的活動面積

種類體重標準飼育籠動物數每只動物需要活動面積(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第五十一頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系動物的命名原則自1952年開始，國際近交系標準命名委員會（CommitteeonStandardizedNomenclatureforMice）對國際承認的近交系動物，根據實驗動物的歷史來源、獨特的生物學特性、以及人保、單位名的規(guī)定、及遺傳背景、基因組成、縮寫符號進行標準命名。第五十二頁，共六十頁，2022年，8月28日近交系動物命名規(guī)定1、用一個或幾個英文大寫字母表示。2、有的品系在英文大寫字母之間加入一些數字及代數表示。3、近交系代數表示：在品纖小符號后加括號寫上F（Filial）及