实验动物是生命科学研究和生物医药产业发展的基础条件,是科学探索和医疗健康事业中不可或缺的技术支撑。科学地开发疾病动物模型对生物医药科研和产业发展意义重大。但鉴于多种新兴体外建模技术在过去十年中的蓬勃发展,2022年美国国会全票通过了FDA Modernization Act 2.0(即《美国食品药品监督管理局现代化法案2.0》,简称FDA现代化法案2.0),取消了自1938年以来实施的FDA批准新药进入人体临床试验前必须经过动物实验的联邦强制要求,并正式提出体外疾病模型也可以被运用在临床前试验中,但并未禁止开展动物实验。本文解读了FDA现代化法案2.0的由来,介绍了细胞培养、类器官、器官芯片、生物3D打印模型和计算机模型这5种体外建模方式在科研、生物化工和制药业中的最新应用及其各自的优缺点,同时概括了实验动物和疾病动物模型发展的新趋势,并关注各种模型之间的交叉应用,旨在为我国今后的疾病动物模型发展提供一些参考。
东方田鼠是已知的唯一一种天然抗日本血吸虫病的哺乳动物。来源于血吸虫病疫区和非疫区以及实验室培育的东方田鼠对日本血吸虫有着相同的抗性。野生东方田鼠经过30多年的实验室培育,已经实现了实验动物化。同时,研究人员对东方田鼠的生长发育、生殖生理、血清生化、血液学指标、组织解剖等生物学性状进行了较详细的研究,并且进一步深入探讨了东方田鼠的抗血吸虫病特性及机制。上海实验动物研究中心培育的洞庭湖东方田鼠封闭种群(S:DTMF)在2021年经中国实验动物学会实验动物资源与评价工作委员会认定为中国实验动物资源。本综述着重总结近10年,特别是国家科技支撑计划项目实施中在东方田鼠生物学特性、标准化、基因组以及抗血吸虫病机制等方面的研究进展。
世界各国的文化信仰、发展历程和科技水平存在差异,实验动物工作的管理模式也不尽相同。2001年科学技术部等七部委联合颁布《实验动物许可证管理办法》,这是我国实验动物专项管理制度的创新。国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会立足实验动物福利和科研需求,发布了一系列实验动物相关的国家标准,各省市也成立了地方性实验动物管理机构、实验动物质量检测机构和实验动物专业人才培训基地等,为实验动物科学的快速健康发展提供了强有力的保障。本文回顾上海市近10年的实验动物管理工作进展,反映近年来国家实验动物管理工作沿革,指出发展过程中存在的薄弱环节,并对实验动物工作的创新发展提出建议。
近年来男性不育发病率不断上升,急需开展雄性不育发病机制和相应药物研发,以应对我国人口出生率下降和老龄化等新问题。雄性不育动物模型的构建和应用是其中很重要的一环,它对于准确评价不育治疗药物的药效及作用机制等都具有重要作用。合适的不育动物模型不仅可以减少药物药效的重复评价,降低动物使用和新药研发成本,而且对于后续临床试验也具有重要的参考价值。雄性不育动物模型可以通过化学、物理、内分泌、环境雌激素、基因修饰和免疫等方法构建。本文主要介绍了现有的雄性不育药物研发相关实验动物模型,并对各模型应用现状进行了简要介绍,以期为雄性不育药物研发人员提供有益的参考。
结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是全球第三大常见的恶性肿瘤,最新统计数据显示CRC发病人数占全球癌症病例总数的10%,为癌症死亡的第二大主因。CRC是一种高度异质性疾病,其发生发展是由多个基因表达突变引起功能异常或表观遗传变化所驱动,并经过不同途径发展为肿瘤。由于遗传、环境、伦理以及患者本身个体差异等复杂因素限制了CRC在人体上的研究,动物疾病模型已成为研究该疾病必不可少的工具,在预防、治疗、临床前研究和基础性研究中发挥重要作用。CRC疾病模型种类丰富,其中小鼠模型应用最为广泛,根据造模方式不同分为自发性、化学诱导、移植瘤和基因工程小鼠模型,各有其不同特点及应用前景。本文重点阐述CRC小鼠模型,同时介绍大鼠、实验猪、斑马鱼等动物模型的最新研究进展,以期为CRC动物模型的选择和应用提供参考。
近年来,随着生命科学的高速发展,实验用鱼在毒理学、遗传学、发育生物学和医学等研究中的使用量大幅增加,逐渐成为重要的新型模式生物。与此同时,实验用鱼的福利问题也日益得到关注。尽管与陆生实验动物相比,实验用鱼福利的研究水平还处于相对早期阶段,但欧美等发达国家已经建立了相应的法律法规,以保障实验用鱼在研究中的福利。本文阐述了实验用鱼福利研究的发展现状,讨论需要重视和提高福利的原因,从饲养阶段和实验阶段两方面深入探究影响福利的因素,并探索提高福利的对策,旨在促进我国实验用鱼福利的不断提升。
目的 观察和分析斑马鱼体肾的微细结构,并对其分泌的外泌体进行分离鉴定。 方法 应用光学显微镜和电子显微镜技术系统观察斑马鱼体肾的显微结构和超微结构,用纳米颗粒跟踪分析(nanoparticle tracking analysis,NTA)技术检测外泌体粒径大小。 结果 斑马鱼体肾紧贴并平行于脊椎,肾单位由肾小管和肾小体组成,其中肾小管可细分为近曲小管、远曲小管及颈段3种类型,肾小体由肾小球和肾小囊构成;经高碘酸-希夫(periodic acid-Schiff,PAS)染色后,可见近曲小管富含糖原颗粒,其游离面有明显的刷状缘结构。透射电子显微镜下,在肾小管的管腔观察到外泌体分布,上皮细胞游离面的胞质有少量多囊泡体和大量的晚期内涵体分布,肾小管的顶端和肾小球足细胞中亦观察到少量多囊泡体分布。通过CD9、CD63和TSG101免疫组织化学和免疫荧光检测显示,多囊泡体及其外泌体在肾小管管腔的游离面高表达,在肾小体和管腔内表达较弱。NTA和透射电子显微镜观察结果显示,分离获得的斑马鱼体肾外泌体呈茶托状,粒径众数为144.4 nm,符合外泌体形态和直径大小特征。 结论 斑马鱼体肾具有哺乳动物肾脏的典型结构,为体内的泌尿器官。肾小管具有分泌外泌体的能力,其形成是多囊泡体向细胞游离面释放到胞外的过程。本研究结果为水生实验动物泌尿器官的功能研究及相关模型的开发应用奠定了形态学基础。
目的 构建基于ΦC31整合酶和载体质粒pUASTattB的果蝇转基因系统的阴性对照品系,为转基因果蝇研究实验提供更科学的阴性对照。 方法 用显微注射法将载体质粒pUASTattB(可携带目的基因完成定点插入的常用载体质粒)转入携带ΦC31整合酶的4种不同遗传背景的果蝇品系attP-25C6、attP-68A4、attP-75B1和attP-86F8胚胎中,培养获得G0代成虫后将每只G0代成虫分别与平衡子果蝇品系ywR13S做单管杂交(每管中G0代成虫1只与ywR13S 3只进行杂交),通过观察G1代果蝇的复眼颜色,判断是否有mini-White插入,计算成功插入的概率。再选取成功插入mini-White的G1代果蝇成虫与3种平衡子果蝇品系DB、ywR13S和yw122分别做单管杂交(1只G1代雄果蝇与3只平衡子品系处女蝇杂交),平衡保种。提取保种好的果蝇品系基因组DNA,用PCR法鉴定载体质粒pUASTattB转入情况。 结果 4种不同遗传背景的果蝇成功显微转入pUASTattB质粒后,再用3种平衡子果蝇品系进行平衡保种,得到12株果蝇品系,均为携带mini-White标记的红眼果蝇,PCR鉴定表明有pUASTattB序列插入。 结论 12株转基因果蝇品系可基本满足以pUASTattB为载体构建的转基因果蝇研究实验的阴性对照需求,丰富了国家果蝇资源中心的果蝇资源。
目的 建立一套基于多重PCR-连接酶检测反应(ligase detection reaction,LDR)技术的近交系大鼠单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNP)检测方案。 方法 在5个品系的SPF级近交系大鼠1~20号常染色体和X染色体上共选取40个大鼠SNP位点,将SNP位点随机分为4组,构建基于多重PCR-LDR技术的近交系大鼠4组SNP位点基因检测方案。采用本方案检测国内另两家大鼠供应商的9个常用大鼠品系。最后,通过第三方实验室对不同DNA聚合酶的扩增效果进行比对,验证本方案的可行性。 结果 用所构建的近交系大鼠SNP遗传检测方案测试5个大鼠品系时,各样本的所有位点均得到了良好的扩增结果。采用本方案检测国内另两家大鼠供应商的9个常用大鼠品系时也得到了良好的扩增结果,40个SNP位点在每个近交系大鼠中均为纯合。用3种来源不同的DNA聚合酶同时检测相同大鼠DNA样本的结果显示,Multiplex PCR Kit、AmpliTaq Gold? 360 DNA聚合酶、PlatinumⅡ Taq热启动DNA聚合酶在第1~3组SNP位点均有扩增产物的电泳峰,其中PlatinumⅡ Taq热启动DNA聚合酶在第4组SNP位点中少了一个扩增产物的电泳峰。另外,不同实验室间的比对结果显示,相同扩增体系的检测结果一致。 结论 基于多重PCR-LDR技术成功建立了一套覆盖所有常染色体与X染色体的大鼠SNP检测方案,该方法的稳定性和重复性俱佳。
目的 了解当前实验小型猪产业现状,促进实验小型猪产业良好发展。 方法 应用“问卷星”设计调研内容,通过定向推送和自愿填写的方式进行调研,对回收的有效问卷,采用EXCEL2010软件进行分类汇总和统计分析。 结果 共有35个主体参与调研,其中生产主体12家,使用主体23家。35个主体中共有1 623名从业人员,大专以下学历927人(57.12%),本科及以上学历696人(42.88%),动物科学和动物医学专业最多,生产主体从业人员的薪资水平高于使用主体,但使用主体近5年的科研产出(发表论文和获得专利)率高于生产主体。12个生产主体当前的小型猪存栏总量5 353头,其中巴马猪数量3 471头(64.84%),普通级5 243头(97.95%),猪瘟和口蹄疫的疫苗免疫率100%,其中7个主体的动物病死率≤3.0%;普通级小型猪平均盈利954元/头,SPF级小型猪平均盈利10 037元/头。 结论 建议加强市场监管,扩展专业技术人才引进渠道,加快质量检测新技术研究,推动小型猪科研成果快速转化,并建立公共服务平台,加强供需双方信息沟通等。希望与广大同仁一起努力,共同推进实验小型猪产业向标准化、规范化健康稳定发展。
目的 建立一种快速灵敏的金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)检测方法。 方法 选择金黄色葡萄球菌特异性基因nuc作为靶基因,设计并合成一对特异性引物和一条TaqMan探针,利用荧光定量PCR技术建立nuc基因的核酸检测方法,并在大鼠、小鼠粪便样本检测中进行应用。 结果 对金黄色葡萄球菌和其他非金黄色葡萄球菌菌株中提取的DNA进行荧光定量PCR检测,结果显示金黄色葡萄球菌出现特异性扩增曲线,而其他非金黄色葡萄球菌未出现,表明设计的引物和探针对金黄色葡萄球菌检测具有特异性。将提取的金黄色葡萄球菌DNA进行10倍梯度稀释后测定其灵敏度,结果显示最低检出限是10 fg的DNA量,比普通PCR方法高2个数量级。本研究共检测91份样品,有4份来自同一设施的大鼠样品,扩增曲线为典型的S曲线;将该PCR产物测序并进行BLAST比对,该样本的基因序列与金黄色葡萄球菌的基因序列相似度为100%,表明该样本为金黄色葡萄球菌nuc基因核酸阳性,阳性率为4.40%,与细菌培养法的检测结果一致。核酸提取采用全自动核酸纯化仪,从核酸提取到检测结果判定快速,所需时间小于1.5 h。 结论 建立的以nuc为靶基因鉴定金黄色葡萄球菌的qPCR方法,具有快速、灵敏度高和特异性强的优点,可用于实验动物大鼠、小鼠粪便中金黄色葡萄球菌的检测。
目的 优化乳胶灌注技术,并将该技术应用于小鼠头面部静脉血管模型制作。 方法 将9只8周龄、体质量(25.0±1.3)g的雄性C57BL/6小鼠随机分成60%乳胶生理盐水组、60%乳胶肝素组和30%乳胶肝素组,相应试剂灌注完成后将标本浸泡于4 ℃甲醛固定液中,24 h后解剖观察并测量颈外血管直径。 结果 于小鼠颈外静脉灌注乳胶灌注液200 μL后,各组小鼠的眶上静脉、眶下静脉、颞静脉、面后静脉、咬肌静脉、颈外静脉等均得到灌注,通过对灌注后面部血管末端分支、舌下静脉及舌尖小静脉的灌注程度比较后发现,30%乳胶肝素组的灌注效果最佳,其次为60%乳胶肝素组,而60%乳胶生理盐水组的灌注效果最差。 结论 优化后的乳胶灌注技术可有效灌注小鼠头面部的静脉血管,该技术可为小鼠面部静脉血管的走向及形态研究提供很好的参考。