第二章第一节实验动物遗传学质量标准化
医学实验动物学教程 第二章 实验动物学
二、封闭群(远交群) ( 封闭群(远交群) (Closed Colony or Outbred Stock) )
定义: 定义:以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个实验动 物种群,在不从其外部引入新个体的条件下,至少连续繁 殖4代以上。
命名:
1、 封闭群由2-4个大写英文字母命名。种群名称前标明保 持者的英文缩写名称,第一个字母需大写,后面的字母小 写,一般不超过4个字母。保持者与种群名称之间用冒号 分开。例如, N:NIH表示由美国国立卫生研究院保持的 NIH封闭群小鼠。 2、命名较早又广为人知的封闭群动物,名称与上述规则不 一致时,沿用原来的名称。例如Wister。
弱 烈性传染 病病原体 主要传染 病病原体 强
强
弱或 鼠痘病毒、兔出血症病 无 毒、鼠棒状杆菌、泰泽氏 菌等 无 小鼠肝炎病毒、仙台病 毒,多杀巴氏杆菌、肺支 原体等 松鼠猴疱疹病毒 鸡白血病病毒、猴病毒 40
有
无 污染生物 制剂病原 体 无
无 无
一、普通级动物 (Conventional Animal, CV) ,
亚系:一个近交系内各个分支的动物之间,已经发现 或十分可能存在遗传差异,这些近交系的分支称为原近交 系的亚系。
亚系的形成原因: 1、在兄妹交配代数达40代以前形成的分支(发生于F20到F40 之间)。 2、一个分支与其他分支分开繁殖超过100代。 3、已发现一个分支与其他分支存在遗传差异(残留杂合、突 变或遗传污染)。
第二章 实验动物的基本概念
实验动物学(laboratory animal science) 是 实验动物学 研究实验动物 动物实验 实验动物和动物实验 实验动物 动物实验的一门新兴学科。 实验动物科学就是关于实验动物标准化和动物实 实验动物科学就是关于实验动物标准化和动物实 验规范化的科学。 验规范化的科学。
(研究生)实验动物与动物实验-第一章-第四章
• 思考题:
• • • • • 1、什么是实验动物, 2、什么是实验动物学? 3、什么是3R原则? 4、什么是AEIR基本要素? 5、简述实验动物学在生命科学研究中的意义和作用?
第二章 实验动物的遗传学
50年代,Russel 和 Bruch提出了 动物基因型、表现型和演出型关系模式: • 动物的基因型(染色体、基因、DNA及构象)在发育环境 下,产生某种表现型(酶、蛋白质、动物形态与新陈代谢 特征),而这种表现型在周围环境的作用下则导致不同的 演出型(即生物反应现象)的产生。即现实生活着的动物 实际上是遗传与环境相互作用的结果。 • • 发育环境 周围环境
第一节
实验动物遗传学分类
• 一、实验动物品种(stock) 、品系(strain)概念
• 1、 种(species) • 种是生物学分类的基本单位,是指可以相互交配,其后代 有繁殖能力的一群指定范围的生物。 • 2、品种、品系 • 品种、品系是实验动物的基本分类单位,是由一个种继续 分类得到,但并非动物学上的分类。 • 品种:一般指杂交群动物。如新西兰兔、青紫蓝兔、日本 大耳白兔、SD大鼠、ICR小鼠等。 • 品系:通常指基因高度纯合的动物,如近交系C57BL/6J 、 突变系的BALB/c-nu品系。
• 2、实验用动物: • 泛指一切用于实验的动物,包括要求严格的实验动物、 经济动物、野生动物、观赏动物等。 • 实验动物:大鼠、小鼠、豚鼠、兔子、犬等。 • 经济动物:马、牛、羊、猪、鸡、鸭等。 • 观赏动物:家犬、家猫等 • 野生动物:鼠、兔、蛇等
• 3、实验动物学
• 是以生命科学为主体的新兴的、独立的综合性基础学科, 是研究实验动物和动物实验的科学 • (1)实验动物:是以实验动物作为研究对象,专门研究 动物的生物学特性、遗传育种、保种、培育新品种、品 系、疾病控制、营养需要等方面的问题,以达到提供标 准化实验动物的目的。 • (2)动物实验:是用标准的实验动物进行各种科学实验, 研究动物在实验过程中的机能反映,形态组织变化,研 究在动物发生疾病以及人为制作病理模型中观察疾病发 生、发展的规律和其他有关技术问题。
实验动物遗传学及质量控制
5.近交衰退:
衰退的原因: ①随着纯合基因位点的增多,有害的隐性基因暴露增多,一般有 害基因为隐性基因,其性状被正常的显性基因所掩盖,当隐性基 因纯合时,常表现出遗传缺陷。 ②多基因平衡的破坏导致生命活动的异常。过去认为“一个基因 一个酶”,忽视了基因之间的作用。现在证明基因之间有相互作 用,虽然相互的影响很小,但是由于长期的自然选择、优胜劣汰 的结果,使得有利生存的组合保存下来,近交使平衡关系破坏, 引起异常。
第二讲 实验动物遗传学及质量控制
第一节 遗传学分类 第二节 近交系动物 第三节 封闭群动物 第四节 杂交F1代动物 第五节 遗传质量监测
为什么实验动物要遗传学及质量监控?
实验动物具有明确遗传背景并严格遗传控制的动物,遗传因素会 对实验结果的干扰,甚至通过改变实验动物的遗传结构,使某些 特定实验能顺利开展。很多生命科学的研究,要求实验动物的遗 传结构有较高的同一性、稳定性和纯合度。这就提出了实验动物 的遗传质量和监测的问题。 目前,实验动物已培育出众多不同品种和品系的动物,如近交系、 突变系、封闭群等等。
第二节 近交系动物
一、基本概念 1. 近交(inbreeding): 遗传上血缘关系较近的雌雄个体之间的近亲交配。 2.近交方式: 全同胞交配 亲子交配 半同胞 叔侄 祖孙等交配类型
3.近交程度:
近交系数 coefficient of inbreeding
根据近亲交配的世代数,将基因的纯化程度用百分比来表示。 理论上,随着同胞交配或亲子交配世代数的增加,近交系数上升, 到20代时,近交系数可达98.6%,杂合基因仅剩1.4%。
20世纪50年代, 罗歇尔(Russel) 和布鲁克(Bruch):
发育环境
周围环境
┌────┐ ↓ ┌────┐ ↓ ┌────┐
{经营管理制度}实验动物标准化
b、遗传同源稳定性(isogenicity)
近交系动物中各品系的遗传 特性可世代相传。如DBA系已 c、维持不如同持了有近了6致交0癌系7多0品各年多系具。(年特C点,3(HiCnAd5)iv7、idBu抗La系癌lit品y已)系维(C57
)、致白血病品系(L615)等。 d、国际上分布广泛(extensity)
sister mating)或亲子交配(P×O,Parent—offspring
ng)培育而成。
品系内所有个体都可以追溯到起源于第20代或以
后代数的一对共同祖先,
品系内个体差异趋于零。在理论上其基因纯合
程度可达98.6%-99.8%
近交程度:
近交系数 coefficient of inbreeding
F1动物具有基因型相同,个体相同,表现型 变异低,适应性强,反应敏感及分布广等特点, 并具有双亲共有的遗传特性。目前广泛用于各种 实验,国际上已普遍应用。
二 实验动物微生物控制程度分类
实验动物所处的周围环境,包括实验动物 本身,体内体表都寄生着大量的种类繁多的 微生物和寄生虫。标准合格的实验动物,对 携带的微生物必须实行控制,以确保科学实 验不受干扰,使实验结果增加可比性、可重 复性和科学性。
便于国内和国际间学术交流和实验重复。
e 、背景资料和数据较完整可查 (accessibility)
每个品系均有其详细的遗传 学资料和历史资料可查,便于研 究者查阅和选择应用。
2 封闭群closed colony(远交系outbred stock) 以非近亲配种方式进行繁殖生产的一个种群,
在不从外部引入新血缘条件下,至少连续繁殖4 代以上称为一个封闭群。
实验动物概论遗传学标准化
隐性纯合基因的暴露,获得先天性畸形及 先天性疾病的动物模型,如糖尿病、高血 压等。
某些品系自发或诱发肿瘤,成为肿瘤病因 学,肿瘤药理学模型。
多个近交系同时使用,分析不同的遗传组 成对某项实验结果的影响,或观察实验结 果是否具有普遍意义。
亚系(substrain)
品种(stock)
是种以下的进一步的分类。品种一般 系指具有一些容易识别和人们所需要 的性状,而且可以基本稳定遗传的动 物群体。
Wistar大鼠
青紫蓝兔
KM小鼠
品系(strain)
在实验动物学中把基因高度纯合的动物 称作品系动物。
C57BL/6是近交系动物中的一个品系, 属低癌、高补体活性的动物。
产生支系的具体情况有:
ⅰ 经人为技术处置,如:代乳、受精卵 或胚胎移植、卵巢移植、冷冻保存和人工哺 乳等。
ⅱ 种群转移到新的保持者。
支系的命名 (1)人为技术处理形成的支系,在原品系后加 小写英文字母表明处理方式。 如:C3HfC57BL、AeB,C57BL/6peCBA/H
代乳f(Foster nursing) 人工喂养h(Hand-rearing) 受精卵或胚胎移植e(Egg or embryo transfer) 卵巢移植o(Ovary transplant) 人工代乳fh(Foster onhand-rearing) 冷冻保存p(Freeze preservation)
综上所述:实验动物虽然来源于大 自然,但已经不同于大自然的动物。从 某种意义上讲,实验动物是经人类用现 代手段创造的,用于为人类科学实验服 务的,并具有新的生物学特性的动物品 种。
实验动物需满足基本要求
对实验处理因素有较高的敏感性 对实验处理因素的个体反应具有均一性 模型性状具有遗传上的稳定性 动物来源具有易获得性 保证动物实验的准确性、敏感性和重复性
实验动物学基础 第二章 基本概念
重组近交系的命名: 由两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母X命名。由相同 双亲交配育成的一组近交系用阿拉伯数字以区分,雌性亲代在前, 雄性亲代在后。例如:由BALB/c与C57BL两个近交系杂交育成的 一组重组近交系,分别命名为CXB1、CXB2……
2.同源突变近交系coisogenic inbred strain 1)定义 同源突变近交系:除了在一个指明位点等位基因不同外,其他 遗传基因全部相同的两个近交系。简称同源突变系。 同源突变系一般皆由近交系发生基因突变或人工诱变而形成。
物、家养宠物等。 野生动物:是指直接从自然界捕获的未经人工繁育的动物。比如,两栖类、
爬行类、鸟类动物等。 实验动物:经人工培育、对其携带的微生物实行控制、遗传学背景明确或
来源清楚,用于科学研究、教学、生物制品或药品鉴定以及其他科学实验 的动物。
实验动物与实验用动物的区别
人工培育的目的不同 遗传质量控制措施和手段不同 微生物学和寄生虫学控制程度和(一)基本概念 无菌动物(Germfree animals,GF)指无可检出一切生命体 的动物。确切地说,是指用现有的检测技术在动物体内外 的任何部位均检不出任何微生物和寄生虫的动物。 无菌动物来源于剖腹产或无菌卵的孵化,饲育于隔离环境。
(二)无菌动物的特点
1.形态学改变 (1)消化系统 无菌动物和普通动物外观和活动物之间看不 有特别的差异,有时仅见有体重增加的差别。 (2)血液循环系统 心脏相对变小,白细胞数少,且数量波动 范围小,与无病原体入侵有关。 (3)免疫系统 胸腺中网状上皮细胞体积较大,其胞浆内泡状 结构和溶酶体少。
2)命名 由发生突变的近交系名称后加突变基因符号(用英文斜体
印刷体)组成,二者之间以连接号分开,如:DBA/Ha-D。
实验动物学1
从基督教的出现并统治罗马以后,实验科学研究 几乎完全停止了,直到文艺复兴时期,重新开始实验 医学研究,当时流行的是解剖学。在这一时期的哲学 家,用纯粹的机械原理来解释生命,认为动物和人的 区别在于,动物没有灵魂,所以没有意识,人能够思 考并感受疼痛,动物的行为就像没有感觉的机器,从 理论上支持了使用动物进行实验研究。 到了18世纪,人们才逐渐认识到实验医学研究 对于改善人类的生活方式和健康的重要性,开始了比 较深入的实验医学研究。可以看出,从实验医学发展 到现代医学只有300年的历史。
第二节 实验动物的历史和应用 一、实验动物的历史 世界上关于动物实验的最早记录可追溯到公元前4 ~3世纪。 亚里斯多德(公元前384~322年)首先用解剖学 技术,观察各种动物脏器的差别; 埃拉吉斯塔特(公元前304~258年)首先确定了 猪气管是呼吸通道,肺是呼吸空气的器官; 盖伦(公元130~250年)对猪、猴和其他动物进 行解剖观察。 从那时起,医学研究使用动物一直持续了好几个 世纪。
通过一些事例,我们可以清楚的看实验医学对现 代医学的贡献。 16世纪现代解剖学奠基人韦隆留斯(公元1514~ 1564)利用猪、犬进行解剖学研究,阐明了解剖学与 生理学的关系; 1628年英国科学家哈维通过对蛙、犬、蛇、鱼、 蟹等动物的解剖与生理研究,发现了血液循环是一个 闭锁的系统,阐明了心脏在动物体内血液循环中的作 用,发表了关于动物与血液循环运动的巨著; 18世纪牛痘的发现可保护人不生天花,第一次科 学地论证了疫苗的效能; 1878年德国科学家科赫通过研究牛羊疾病而证实 了细菌与疾病的关系; 1880年法国微生物学家巴斯德在家禽霍乱病的
(laboratory animal breeding); (laboratory animal microbiology); 实验动物环境生态学 (laboratory animal environmental ecology)、 实验动物营养学 (laboratory animal nutrition); 实验动物医学 (laboratory animal medicine); 比较医学 (comparative medicine); 动物实验、实验动物饲养管理 (laboratory animalhusbandry)。 实验源于野生动物、经济动物或 其它人工饲养的动物,经过人工选择、定向培育发 展而来、用于生物医学研究的动物。实验用动物泛 指一切用于科学实验的动物,除了严格意义上的实 验动物外,还包括经济动物、野生动物或观赏动物 ,也包括无脊椎动物。 实验用动物是相对上面狭义的实验动物概念, 有一个所谓广义的实验用动物的概念。 实验用动物范围要比实验动物广的多。将实验 用动物和实验动物区分开来有其重要性、也有其局 限性。
动物的特点课件
例如: 小鼠属于动物界、脊索动物门、脊椎 动物亚门、哺乳纲、真兽亚纲、啮齿目、 鼠科、小鼠属、小家鼠种。 按实验动物学分类则分为 品种(breed)和品系(strain)。 种是动物学分类系统上的基本单位。 同种动物能共同生活、交配、繁衍后代, 异种动物之间存在生殖隔离。
《动物的特点》PPT课件
品种(breed)是人们根据不同需 要而对动物进行改良、选择,即定向 培育,并具有某种特定外形和生物学 特性的动物群体,其特性能较稳定地 遗传。
《动物的特点》PPT课件
品系(strain)即“株”,为实验 动物学的专用名词, 指来源明确,并 采用某种交配方法繁殖,而具有相似 的外貌、独特的生物学特征和稳定的 遗传特性,可用于不同实验目的的动 物群体。
实验动物按照品系的分类—— 分为近交系、封闭群、杂交群。
《动物的特点》PPT课件
举例: NIH小鼠:
《动物的特点》PPT课件
(二)亚系的命名: 在原品系名称后加“/”,后标明
亚系符号。亚系符号有: 1、数字:DBA/1; 2、培育或生产亚系的单位或个人英文 缩写:CBA/J 3、当一个近交系拥有2个亚系时,可在 数字后再加保持者的英文缩写:
C57BL/6J
《动物的特点》PPT课件
最常见的亚系单位或个人 的英文缩写:
(四)具有亲代双亲的特点。
(五)广泛用于各类实验研究,其研究结 果易于重复,便于国际交流。
《动物的特点》PPT课件
四、杂交群动物的在生物医学 研究中的应用
(一)干细胞研究 (二)免疫学研究 (三)细胞动力学研究 (四)单克隆抗体研究
《动物的特点》PPT课件
第二章 实验动物遗传学 重点掌握内容
1、掌握实验动物的分类和品种品系的概 念,实验动物按照品系的分类。
实验动物学课程标准
《实验动物学》课程标准第一部分课程概述一、课程名称中文名称:《实验动物学》英文名称:《Laboratory Animal Science》二、学时与适用对象课程总计42学时,其中理论课34学时,实验课8学时。
本标准适用于硕士研究生。
三、课程性质地位实验动物学是生物医学的重要骨干学科之一,是医学类专业开设的一门主干课程。
随着科学技术的不断进步,动物实验在生命科学、医学等研究中,越来越显示出它的巨大作用。
生物医学研究中的许多重大发现,大多是在动物试验中实现的,动物实验已成为生物学、医学及教学中一门比较科学的方法之一,是探讨生命奥秘、人类疾病机制及治疗等不可缺少的手段。
正确地掌握实验动物生物学特性,合理运用动物实验方法,可以使实验者节省人力、无力和时间,同时获得更为可靠的实验结果。
四、课程基本理念1、全面贯彻党的教育方针,准确把握本门课程在人才培养方案中的作用和地位,教学内容、方法、手段的选择必须以人才培养目标和规格为依据,与国家、军队总部的要求相一致。
2、课程教学目标和组织,与学校建设国际先进的研究型军医大学的定位相匹配,与所有单位的发展目标相符,体现国际化、精品化等一流的办学理念。
3、要坚持学生为主体,教员为主导的教学理念。
全程渗通素质教育、个性化教育等现代教育思想和观念。
4、教学内容设置上,除了让学员掌握本门课程的基本知识、基本理论和基本技能外,要突出课程的前沿内容,着重培养学员的创新思维、创新理念。
5、教学方法突出启发式教学,灵活利用讨论式教学、问题式教学等先进的教学方法,灵活运用和组合视频录像、电子幻灯、CAI课件、网络课程等多种现代化教学手段,发挥信息化教学的特点和优势,着力提高学生学习兴趣、调动学生的积极主动性,以利于学生对教学内容的理解,进一步强化学生的知识与实践操作技能,开扩视野,培养科学的思维方式。
走信息化教学的道路是时代的必然要求,但也要注意不能丢弃板书等传统的教学方法。
6、在保持优良教学传统的基础上,不断深化教学理论、内容、方法的创新和改革,但在教学中应注意一下三个问题:(1)理论联系实际,所学要有所用作为一门基础应用学科,实验动物学与医学之间有着密切的联系。
实验动物标准化
实验动物标准化
4、无菌动物(Germ free animals,GF)
是指动物体内外不带有任何微生物和寄生虫的 动物。饲养于隔离系统。由于它排除了微生物
近交系动物应用特点:
①个体差异小,对实验反应一致,用少量样本
即可进行重复定量试验;②组织相容抗原一致,
是组织、细胞、肿瘤移植良好动物模型;③隐
性基因纯合,病理性状得以暴露,可得到先天 性疾病的动物模型
• 但由于高度近交,生活力和抗病力差,对环境 变异的适应能力也差,同时饲养难度较大。
实验动物标准化
罗马字体表示,命名模式:
实验动物标准化
杂交群动物
杂交F1代(Cross F1): • 是指两个近交系动物之间进行有计划交配所 获得的第一代动物。 杂交F1代命名: • 母亲品系×父亲品系 F1 • 例:C3H×C57BL F1
实验动物标准化
F1代特点及应用特点
①杂交优势,生命力强,适应性和抗病力强; ②个体间的遗传均质性好,每个个体的遗传物质均等地来 自双亲,虽表现杂合性,个体间基因型表现型一致,实 验结果重复性好,表现一致。 ③能将父母品系的显性性状集中遗传到同一个体上 ④血液中有大量干细胞 ⑤两个祖系重组,出现新的优势性状和用途,脾脏增大用 于单抗研究,移植免疫,新疾病模型
实验动物标准化
2、清洁级动物(Clean Anima,CL)
定义:除普通动物应排除的病原外,不携带对实验干扰大的病 原和寄生虫。如小鼠肝炎病毒、仙台病毒等。 饲养于屏障环境中
