疾病动物模型（animal disease model）是指根据科学研究需要，利用实验动物建立的具有特定表现的动物实验对象和材料^［1］，如糖尿病、白血病、关节炎等动物模型。通过模拟人类的疾病、生理过程或药物反应，动物模型能够帮助研究人员研究人类疾病机制、探索病症治疗方法、评估药物的安全性和有效性等。而动物模型资源是生命科学研究和生物医药等产业发展不可或缺的支撑条件，是国家重要的科技战略资源^［2］。

迄今为止，全世界已建立有价值的动物模型超过5 000种；据保守估计，中国建立的动物模型有近千种^［3-4］。2020年全球动物模型市场规模约为163亿美元，2023年该市场规模增长至209亿美元^［5］。《中国实验动物资源发展研究报告2022》的数据显示，根据美国Global Market Insights Inc.最新发布的市场报告，近年来全球仅小鼠模型的市场规模就保持7.7%的年复合增长率，如果继续保持这一增长率，该市场规模预计在2025年可达到117亿美元^［6］。可见，国内外的科学家们借助各种实验方法和技术建立的动物模型资源数量已经很庞大，以此可以全面评价这些模型的疾病特征、发病机制，并与人类相关疾病进行比较研究。然而，这些运用基因组学、表观遗传学、代谢组学、蛋白质组学等技术建立的动物模型，能否体现人类多基因复杂系统疾病的特征还需验证研究。对此，研究者除了构建相关的疾病动物模型外，还需开展不同物种模型之间、动物模型与人类疾病之间的比较研究。因此，动物模型图谱数据和临床病理图谱数据结果的系统比较研究就显得尤为重要。

目前，国内外动物模型相关数据库主要以收集动物模型资源的基础数据为主，或只对动物模型的系统组织图谱等进行局部性分析。例如：Aigner等^［7］研究了动物模型系统组织病理学图谱的指导原则，为动物模型研究结果的评估提供指导；Li等^［8］通过肺炎模型的动物肺部免疫图谱分析了细菌性肺炎的免疫反应情况。2020年，在科技部的部署下，中国医学科学院医学实验动物研究所建立了国家动物模型资源共享信息平台，为重大传染病疫情攻关以及生命科学研究所需的动物模型资源开发提供了重要的数据支撑。目前，该平台收集的动物模型信息以动物模型名称、表型数据、模型评价与验证、制备方法以及动物属性等数据为主^［9］。黄红坤等^［10］、吴玥等^［11］先后建立了人类疾病动物模型资源数据库、冠状病毒感染动物模型比较转录组学数据库，前者主要是收录动物属性、模型制备、供应单位、文献等相关信息^［10］；后者侧重收录的是感染动物模型与人类的转录组数据^［11］。此外，在传统书籍出版方面，中国农业大学赵德明等^［12］拟出版《实验动物模型组织病理学图谱》；刘江伟等^［13］出版了《急进高原环境组织病理学实验图谱》。纸质版书籍阅读性强，如果转化为数字化图谱将有助于扩大图谱资源覆盖面，极大提升共享效率。

总体上，当前研究机构及研究者们建立的动物模型所产生的大量图谱极具专业性、特色性和针对性，具有很好的开发和应用价值。但目前这些数据还处于分散保存的状态，国内尚缺乏专业的、完整的动物模型数字化图谱数据库。因此，笔者所在单位广东省生物技术研究院（广东省实验动物监测中心）充分利用已建立的国家实验动物资源库（2010年由科技部批准，依托本单位成立国家实验动物数据资源中心并建立资源库），以此为基础，构建动物模型数字化图谱数据库平台，通过该平台将广泛收集的动物模型图谱数据入库和共享，从而为行业发展以及比较医学研究提供重要的数据支撑，以期能成为业界极具研究价值的学术图谱资源库。

数据库通过多种渠道收集图谱数据资源：（1）笔者单位自主研发的动物模型产生的图谱数据；（2）国家重点研发计划课题组研究成果汇交的动物模型图谱数据；（3）研究机构有意愿共享的数字化图谱数据；（4）研究者出版的动物模型图谱专著转化为数字化图谱入库；（5）研究者个人共享的动物模型图谱数据。目前，数据库中收录的主要是来自国家重点研发计划课题组研究成果汇交的动物模型图谱数据。

对不同来源的模型图谱进行数字化转换后，需要统一数据格式、存储标准。图谱数据的采集包括文本和图像两种数据类型，其中文本数据用于描述图谱的基础信息、病理特征说明、资源单位等，以txt、doc/docx、xlsx格式上报；图像数据主要是以可视化形式呈现模型的病理特征、染色切片等状态，以清晰的图谱数据进行比较医学研究。因此，图像数据的分辨率要求为300 dpi（dots per inch）以上，图像尺寸为600像素×400像素，图像通过扫描仪或相机获得（须达到上述分辨率和尺寸大小），图像文件统一转换为静态jpg、png和动态gif或以多媒体格式（目前不限定视频格式）存储入库。

为了保障图谱数据质量，设置4个数据审核环节：资源单位管理员根据数据库平台规范填写图谱的基本信息，完成后由平台确认；收到平台可入库回复后，由资源单位管理员或者系统操作人员录入详细的图谱数据，录入完成后由资源单位管理员对数据进行审核；随后由相关专家（目前主要是动物病理学专业老师）对数据进行二次筛选、审核；最后由系统自动对数据的完整性、规范性进行检查。经过以上4个环节的审核后，图谱数据最终进入数据库平台。

数据库平台以Java语言、Oracle关系型数据库系统以及相关辅助工具开发，整体结构采用主流的B/S（浏览器/服务器）模式搭建，并在Linux环境下运行，运行服务器为Web服务器，并且能支持Tomcat服务。用户通过Web界面访问平台，解决了传统访问方式存在的时空限制问题，形成了统一的动物模型图谱数据查询和管理窗口，有助于提高图谱资源的共享效率。数据库平台采用数据层、业务层、应用层的三层体系架构设计，各层级间具有独立性，既为平台后续扩展功能预留空间，又有利于维护平台运行的稳定性和安全性。

Java是一种适用于网络的面向对象的编程语言，简单性、分布式、安全性、独立性、可移植性、高性能等是其主要特点，可以用于编写Web应用程序、分布式系统等^［14］。本平台系统后端开发采用了Java语言，前端采用JavaScript（简称JS）语言，由JS控制HTML页面的行为和交互，并且采用B/S结构构建平台，使用户通过Web浏览器更便捷地访问数据库平台。本研究选用Oracle（10.2.0.1.0）大型关系型数据库系统作为后台数据库，为数据库平台运行提供了高效的数据存储和数据安全保护机制^［15］。

动物模型图谱数据按3个维度进行分类，包括系统疾病、动物种属、资源单位。其中系统疾病以周光兴等^［2］的《人类疾病动物模型复制方法学》中分类体系为依据，将动物模型的系统疾病分为心血管系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、内分泌系统、眼耳鼻喉系统、口腔系统、骨骼系统、皮肤系统、血液系统、神经系统、感染性疾病、肿瘤、中医脏腑辨证等16个大类目，在后续数据量扩增时可在16个大类目中再细分为181个小类目；动物种属则依据曹一化等^［16］的《自然科技资源共性描述规范》中实验动物种类为依据，将动物种属分为小鼠、大鼠、豚鼠、沙鼠、田鼠、仓鼠、实验兔、雪貂、犬、非人灵长类、实验鸡、实验猪、实验羊、实验猫等^［16-17］，当有新的动物种属时可实时扩展该分类。资源单位则根据图谱数据提供方或者研究者为单元，便于用户检索以及图谱资源的对外共享。

图谱数据在网页界面的显示分为图像和文字两部分，在图谱呈现页面上主要借助异步JavaScript、XML技术（Asynchronous JavaScript and XML，AJAX）和“CSS+DIV”技术相结合，实现图谱数据的主图和缩略图无缝切换。用户能通过布尔逻辑的筛选条件和检索栏输入主题词的方式快速检索所需的图谱数据，这样不仅有助于加快数据的处理速度，还极大地提高了动物模型图谱数据资源的共享效率。

数据库架构设计包括数据模型设计、表结构设计、数据规范化、数据安全策略等内容。为保障数据库的稳定性、可扩展性、完整性以及安全性，数据库平台按数据层、业务层、应用层的三层体系架构进行整体布局，各层级间的相互依赖关系较低，有利于系统的维护和功能扩展。其中，数据层负责数据存储，存储提交到数据库中的丰富的图谱数据；业务层主要实现图谱数据编码、图谱检索、数据增删处理、系统管理以及权限配置、安全配置、数据备份等功能；应用层负责向用户提供一个Web交互界面，当用户请求图谱数据时，应用层接受请求并发送至业务层，业务层处理请求，调取图谱数据并推送给用户的Web访问端。数据库平台的系统总体架构如图1所示。

动物模型图谱数据按系统疾病、动物种属、资源单位这3个维度分类，每个分类设置对应的数据结构、数据模型、数据描述项等。其中系统疾病包括心血管系统、消化系统、呼吸系统等16个大类目名称，以及类别号、关键词、描述定义、用途说明、病理特征等数据项；动物种属包括品系名称、类别号、造模方法、性别、年龄等数据项；资源单位包括单位名称、研究者、电话、邮箱等数据项。上述数据项主要用于动物模型图谱的基本特征描述，以及模型资源单位和作者查询，便于在比较医学研究的过程中进行比对和参照。图谱分类结构中系统疾病、动物种属和资源单位的数据项如图2所示。

数据库表结构是数据管理的核心要素，通过科学合理地设计数据库表结构可以集中地存储、管理大量的图谱数据，并保障数据库的安全性，更便于维护图谱数据，提高用户请求时的执行效率。本数据库平台包括用户信息字段表、疾病模型信息字段表、资源单位信息表和图谱数据字段表等，其中最核心的是图谱数据字段表，其数据项包括图谱编码、图谱名称、系统分类、动物分类、拍摄时间、上传时间、图谱尺寸、拍摄说明、描述、模型说明、资源单位、图谱状态等参数；其中图谱编码设置为系统自动编码生成，是图谱数据的唯一标识符。图谱数据字段表结构如表1所示。

动物模型数字化图谱数据库平台部署在笔者单位已经构建好的国家实验动物资源库之下，查看地址为https：//www.lasdr.cn/frontalphoto.do？method=animalList Data，用户可通过多种Web浏览器访问，进入“动物模型图谱”界面，可按系统疾病、动物种属、资源单位3个维度进行条件筛查，也可以直接通过检索栏功能模块以主题词快速查询图谱数据。平台首界面如图3所示。

为保障数据库平台的稳定运行和数据安全性、准确性，后台系统为不同的资源单位、用户等配置不同的角色及权限，分别设置了系统管理员、资源单位管理员、审核专家、普通用户等。系统管理员负责平台环境及安全性能配置、后台维护、数据备份、数据统计等，并为其他角色分配相应的权限；资源单位管理员负责该资源单位自主的图谱数据整理、采集、录入、汇交、管理等；审核专家对资源单位管理员或研究者个人等汇交的图谱数据进行鉴定和评价，具有监督和意见反馈权限，审核图谱数据的可靠性、准确性和有效性；普通用户是图谱资源的实际使用者，通过Web浏览器注册成为会员后，可免费查看或检索动物模型图谱数据资源。

本数据库平台后台系统可实现图谱数据编码、录入、审核、修改、删除和查看等功能（图4）。其中，图谱编码以录入时间顺序规律动态生成，成为图谱资源的唯一标识符；系统管理员、资源单位管理员按照统一的图谱数据标准和数据库结构通过后台系统录入图谱数据，包括录入图谱名称、系统分类、动物分类、拍摄时间、上传时间、图谱尺寸、拍摄说明、图谱描述、模型说明等数据项，也可对图谱数据进行修改和删除处理；专家通过数据审核功能查看图谱数据列表及图谱详情，对图谱的图像和文本信息内容进行审查，从而保证动物模型图谱资源的数据质量；系统管理员通过数据查看功能可以快速预览图谱的可视化状态，能查看到图谱的静态图像和缩略图及其相关描述信息，还可以通过数据提交时的自动检查功能来确保数据填写的完整性。

数据库平台主要通过两种检索方式让用户快速获得所需的模型图谱资源：一种方式是在首页的二级页面的检索栏中，用户输入关键词进行模糊检索，如输入动物模型名称“脊柱炎”则会呈现出图谱标题名称中带有“脊柱炎”关键词的图谱缩略图及相应的信息；另一种方式则是通过系统疾病、动物种属、资源单位3个维度的分类筛选条件快速检索图谱数据，也可以采用布尔逻辑方法对这3个维度进行并列条件以及单一条件检索，如在首页中系统疾病分类选择“骨骼疾病”，动物种属选择“非人灵长类”，资源单位选择“广东省生物技术研究院（广东省实验动物监测中心）”，则呈现出目前平台已有的25个“强直性脊柱炎食蟹猴模型”图谱数据，从而实现快速精确检索。

这两种方式检索后所呈现的均是图谱的缩略图，点击缩略图后可进入详细页，用户可在线查看动物模型图谱的详细信息（图5），并且可通过鼠标移动查看图谱局部的放大图像特征。另外，数据库平台采取技术手段，对数字化后的动物模型图谱数据设置了使用权限，即只能在线阅读而不能进行复制和下载，以保证图谱数据的安全和合理使用。

动物模型数字化图谱数据库平台自2024年8月上线开通后，截至2025年1月，平台共收录国家重点研发计划项目研发单位（中山大学附属第六医院、广东药科大学、广州医科大学）以及广东省生物技术研究院（广东省实验动物监测中心）4个资源单位汇交的图谱数据。入库的模型图谱资源有61幅，数据项有610个，涉及心血管系统、消化系统、泌尿系统、骨骼系统等4个疾病模型类别，如表2所示。

动物模型作为生命科学、生物医药研究中极其重要的实验方法和工具，通过模拟人类疾病的发生和发展过程，能够帮助研究人员深入了解和探索疾病的发病机制，同时在药物研发、药物疗效评估以及疾病治疗策略领域提供丰富的材料和实验数据。动物模型图谱数据是动物模型中的重要组成部分，是科学家们在比较医学研究过程中的重要数据支撑。通过构建和观察动物模型图谱，对比研究临床人体疾病的组织病理、生理结构、行为模式等特征，能够为进一步深入研究疾病的发生机制、治疗方法等提供更精准、更可靠的理论依据，这是人类健康研究的重要科学手段之一。

面向国家科技创新战略的重大需求，加快各种人类疾病动物模型的资源开发和利用，对推动我国生命科学和医学药学等相关领域基础研究及科技产业的跨越式发展具有重大意义，是一项重要的战略举措^［18］。近年来，国家层面通过项目支持等方式加大了对实验动物资源及动物模型资源的研发投入，如国家重点研发计划等，地方科技相关部门也专门设立了人类疾病动物模型专项，并且相关国家重点研发计划项目的研发单位形成的模型病理图谱数据需汇交进入国家实验动物资源库，试图实现图谱数据的社会化共享。本数据库平台在此背景下得以建立，也得到了业界专家学者的大力支持和帮助。

本文重点介绍了动物模型数字化图谱数据库平台的架构、关键技术以及功能实现。目前数据库平台主要完成架构的初步设计、部分功能模块的开发，基本可实现用户管理、数据管理、数据上传、数据存储、数据审核、数据检索和可视化查看等功能。截至2025年1月，平台已入库4个资源单位的动物模型图谱61幅，共610个数据项。这些数据已在平台上线，并对外开放查阅。平台显示界面较简洁、直观，能兼容当前主流的Web浏览器进行用户访问；平台检索速度较快，对科技工作者获取疾病动物模型病理图谱，具有较好的实用性。

但目前动物模型数字化图谱数据库平台建设尚处于初步阶段，还存在诸多不足之处需改进。（1）平台功能还需不断优化。如扩展图谱的完整信息查看功能，完善动物模型图谱的缩略图和高清图查阅相关的用户权限设置，增加资源单位与用户之间的互动功能，设立动物模型图谱数据的移动端应用查阅功能等。（2）动物模型图谱数据采集规范有待完善。以往各资源单位按照平台要求上报图谱数据，但汇交的图谱数据参差不齐，缺乏规范性，因此急需制定一套完善的动物模型图谱数据采集技术规范。（3）图谱数据来源有待拓展。目前数据库中收录的主要是来自国家重点研发计划课题组研究成果汇交的动物模型图谱数据，其次为笔者单位自主研发的动物模型图谱数据。后续需进一步通过多渠道加大平台的宣传和推广力度，积极与资源单位或研究者对接，研究动物模型图谱资源数据的有偿或无偿共享机制，并探索其实现路径；同时与更广泛的动物模型研究机构、研究者、学术期刊及图书出版机构等开展合作，以获取更全面、完整、规范的数字化图谱数据并入库整合，供广大科技工作者更加便捷地查阅国内相关机构的疾病动物模型图谱资源，从而更好地为生物医学研究提供高质量的动物模型图谱资源共享服务。

李会萍, 高洪彬, 温金银, 等. 疾病动物模型数字化图谱数据库平台的构建与初步应用[J]. 实验动物与比较医学, 2025, 45(3): 300-308. DOI:10.12300/j.issn.1674-5817.2024.158.

LI H P, GAO H B, WEN J Y, et al. Construction and preliminaryapplication of animal disease model digital atlas databaseplatform[J]. Lab Anim Comp Med, 2025, 45(3): 300-308. DOI:10.12300/j.issn.1674-5817.2024.158.