第十一章遗传工程动物模型

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乙酰基亚硝基脲) ENU (乙酰基亚硝基脲) 诱变小鼠
ENU诱变是近三十年来发展起来的研究功能 ENU诱变是近三十年来发展起来的研究功能 基因的新手段。由于ENU ENU处理后雄鼠精子基 基因的新手段。由于ENU处理后雄鼠精子基 因组发生点突变， 因组发生点突变 ， 使得后代小鼠有可能出 现突变表型， 现突变表型 ， 经筛选及遗传试验能够得到 突变系小鼠。 通过对突变小鼠的深入研究、 突变系小鼠 。 通过对突变小鼠的深入研究 、 对突变基因定位及位置候选法克隆突变碱 基就会得到突变基因的功能信息。 基就会得到突变基因的功能信息。
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5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
显微注射转基因动物
在建立遗传工程模型的众多方法中,显微注射法 在建立遗传工程模型的众多方法中, 是目前国际上公认的制备转基因动物模型的首选。 是目前国际上公认的制备转基因动物模型的首选。 1980--1981年产生 转基因动物自1980--1981年产生后，迅速发展。 转基因动物自1980--1981年产生后 迅速发展。 它克服了物种之间的生殖隔离， 它克服了物种之间的生殖隔离，实现了动物物种 之间遗传物质的交换和重组， 之间遗传物质的交换和重组，这不仅为遗传物质 的研究提供了新的手段，丰富了物种的基因库， 的研究提供了新的手段，丰富了物种的基因库， 也扩大了生命科学的视野，现已广泛应用于医药、 也扩大了生命科学的视野，现已广泛应用于医药、 农业及生物学领域。 农业及生物学领域。
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转基因动物的命名
1. 2. 3. 4. 转基因符号组成： 转基因符号组成： TgX(YYYYYY)#####Zzz TgX表示方式 TgX表示方式 (YYYYYY)表示插入片断 (YYYYYY)表示插入片断 #####表示实验室指定的动物序号 #####表示实验室指定的动物序号 Zzz表示实验室注册代号 Zzz表示实验室注册代号
第十一章
遗传工程动物模型
模式动物
模式动物通常指人们研究生命现象过程中长期、 模式动物通常指人们研究生命现象过程中长期、 果蝇、小鼠、 反复作为研究材料的动物, 反复作为研究材料的动物,如：果蝇、小鼠、 线虫等。人们在对这些物种的形态、解剖、 线虫等。人们在对这些物种的形态、解剖、生 生化、 理、生化、细胞及遗传进行全面分析和归纳的 基础上,把它们作为典范, 基础上,把它们作为典范,将对其研究得出的规 推演到相关的生物物种中, 律,推演到相关的生物物种中,从而加快了对其 他各种生物的研究。 他各种生物的研究。 由于小鼠和人类的高度同源，更多的研究以小 由于小鼠和人类的高度同源， 鼠为对象。 鼠为对象。
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基因定位突变动物的应用
1. 它可提供遗传病和其他疾病的诊断的遗 传信息， 传信息，可以指导对这些疾病的致病基 因和对病症病因的分析与认识； 因和对病症病因的分析与认识； 在人类器官移植方面具有重大的意义； 2. 在人类器官移植方面具有重大的意义； 3. 免疫分子基因敲除动物模型将免疫学研 究特别是免疫耐受的研究推进到一个新 的阶段。 的阶段。
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转基因动物的命名
例： C57BL/6J-TgN(CD8Ge)23Jwg BL/6J 表示：来源于美国杰克逊研究所（J）的 表示：来源于美国杰克逊研究所（ BL/6J品系小鼠被转入 TgN）CD8基因 品系小鼠被转入（ C57BL/6J品系小鼠被转入（TgN）CD8基因 Ge）；转基因在JonW.Gordon Jwg） ）；转基因在JonW.Gordon（ （Ge）；转基因在JonW.Gordon（Jwg）实 验室完成， 验室完成，获取于一系列显微注射后得到 的序号为23的小鼠。 23的小鼠 的序号为23的小鼠。
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ENU诱变小鼠 ENU诱变小鼠
ENU 诱变开始于上个世纪70年代，初期主 ENU诱变开始于上个世纪70 年代， 诱变开始于上个世纪70年代 要集中于突变机制的研究。 要集中于突变机制的研究 。 目前全世界 的研究机构总数在10 个左右， 10个左右 的研究机构总数在 10 个左右 ， 集中在西 方发达国家。 在美国、 英国、 德国、 方发达国家 。 在美国 、 英国 、 德国 、 澳 大利亚及日本等发达国家， 大利亚及日本等发达国家 ， 已得到数千 种突变系小鼠， 种突变系小鼠 ， 有近百种突变基因在染 色体上定位， 色体上定位 ， 部分已经找到发生点突变 的碱基并克隆了相应的基因。 的碱基并克隆了相应的基因。
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ENU诱变小鼠 诱变小鼠
ENU(乙酰基亚硝基脲)是公认的最强的小鼠 ENU(乙酰基亚硝基脲) 乙酰基亚硝基脲 诱变剂， 诱变剂 ， 由于雄鼠生殖细胞的突变率远远 大于母鼠， 故一般用ENU 处理雄鼠。 ENU进 ENU处理雄鼠 大于母鼠 ， 故一般用 ENU 处理雄鼠 。 ENU 进 入雄鼠体内， 导致精原细胞大量死亡， 剩 入雄鼠体内 ， 导致精原细胞大量死亡 ， 余精原细胞通过分裂重建睾丸结构，ENU不 余精原细胞通过分裂重建睾丸结构，ENU不 借助任何代谢过程， 借助任何代谢过程 ， 直接渗入精原细胞的 细胞核与碱基结合，影响生殖细胞的DNA DNA复 细胞核与碱基结合，影响生殖细胞的DNA复 导致精子的碱基发生点突变， 制 ， 导致精子的碱基发生点突变 ， 突变的 种类包括碱基间的颠换、 转换或移码突变。 种类包括碱基间的颠换 、 转换或移码突变 。
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遗传工程动物模型
目前获得遗传工程动物模型的技术手段： 目前获得遗传工程动物模型的技术手段： 显微注射转基因技术——将外源性基因或DNA片 将外源性基因或DNA 1. 显微注射转基因技术 将外源性基因或DNA片 段插入动物基因组获得转基因动物的方法。 段插入动物基因组获得转基因动物的方法。 基因定位突变技术——包括基因剔除、基因插 包括基因剔除、 2. 基因定位突变技术 包括基因剔除 入和其他一些操作。 入和其他一些操作。 化学或放射诱变技术——造成DNA序列碱基改变 造成DNA 3. 化学或放射诱变技术 造成DNA序列碱基改变 并可通过复制而遗传的化学或物理方法。 并可通过复制而遗传的化学或物理方法。
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ENU诱变小鼠的应用 ENU诱变小鼠的应用
ENU诱变小鼠的研究利用基因组研究的最新 ENU诱变小鼠的研究利用基因组研究的最新 诱变小鼠的研究 成果,不仅能促进分子遗传学的发展, 成果,不仅能促进分子遗传学的发展,为人 类疾病的发病机制, 类疾病的发病机制,功能基因及相关学科研 提供大量不同表型的动物模型,而且,ENU 究提供大量不同表型的动物模型,而且,ENU 诱变是近年来被公认的最有潜力的制造突 变型动物的手段, 变型动物的手段,新的动物模型的建立有可 能导致新的疾病基因的发现和克隆, 能导致新的疾病基因的发现和克隆,对开发 具有独立知识产权的药物标靶和相应药物 至关重要,具有潜在的商业价值. 至关重要,具有潜在的商业价值.
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显微注射转基因动物
转基因动物的概念：通过实验手段将外源遗传物 转基因动物的概念： 质导入到动物胚细胞中，并能稳定遗传， 质导入到动物胚细胞中，并能稳定遗传，由此获 得的动物称为转基因动物 转基因动物。 得的动物称为转基因动物。
导入外源DNA，动物基因组产生可以遗传的改变包括： 导入外源DNA 动物基因组产生可以遗传的改变包括： DNA， 外源DNA片段至少整合到一条染色体的一个位点上； DNA片段至少整合到一条染色体的一个位点上 1. 外源DNA片段至少整合到一条染色体的一个位点上； 2. 外源DNA片段的插入使基因组中任何一个基因的结构 外源DNA片段的插入使基因组中任何一个基因的结构 DNA 发生改变； 发生改变； 外源DNA片段的插入使染色体发生重排； DNA片段的插入使染色体发生重排 3. 外源DNA片段的插入使染色体发生重排； 导入可以持久存在的遗传实体。 4. 导入可以持久存在的遗传实体。
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显微转基因注射基本方法
以单细胞受精卵为靶细胞,利用显微注射 以单细胞受精卵为靶细胞, 技术将构建好的载体DNA DNA直接注射入受精 技术将构建好的载体DNA直接注射入受精 卵的原核， 卵的原核，再将接受注射的受精卵移入 假孕母体输卵管继续发育获得转基因动 物个体。 物个体。 受精卵雄原核的显微注射是目前应用最 为广泛、常用、有效的方法。 为广泛、常用、有效的方法。
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模式动物
在过去一个世纪的研究中，小鼠的基因组改 在过去一个世纪的研究中， 造技术成熟， 造技术成熟，且生理生化和发育过程和人类 相似，基因组和人类99 同源， 99％ 相似，基因组和人类99％同源，所以人类疾 病的小鼠模型基本上可以真实模拟人类疾病 的发病过程及对药物的反应； 的发病过程及对药物的反应；小鼠作为遗传 学研究材料的另一优势还在于其基因组计划 已基本完成。 已基本完成。 遗传工程小鼠模型是基因功能、人类疾病发 遗传工程小鼠模型是基因功能、 病机制及新药研究开发的最重要的模式生物 之一。 之一。
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遗传工程动物模型
定义：随着现代生物技术方法的不断进步， 定义：随着现代生物技术方法的不断进步， 人们可以人为的运用各种技术手段有目的 的干预动物的遗传组成， 的干预动物的遗传组成，导致动物新的性 状的出现，并使其能有效的遗传下去， 状的出现，并使其能有效的遗传下去，形 成新的可供生命科学研究和其他目的所用 的动物模型，这类动物可被称为遗传工程 的动物模型，这类动物可被称为遗传工程 动物模型。 动物模型。
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转基因动物在医学研究中 的应用
1. 转基因动物是对多种生命现象本质深入了解的 工具，如研究基因结构与功能的关系， 工具，如研究基因结构与功能的关系，细胞核 与细胞质的相互关系， 与细胞质的相互关系，胚胎发育调控以及肿瘤 等； 可以用来建立多种疾病的动物模型， 2. 可以用来建立多种疾病的动物模型，进而研究 这些疾病的发病机理及治疗方法； 这些疾病的发病机理及治疗方法； 3. 转基因动物可作为医用或食用蛋白的生物反应 器。