第二章第一节实验动物遗传学质量标准化

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。

• 浙江省医学实验动物管理办法，浙江省实验动物管 理实施办法等。
• 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。

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
┌────┐ ↓ ┌────┐ ↓ ┌────┐

例如：血型和组织型，体重、毛色，至今仍与 原品系极相似。
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。

组织细胞或肿瘤移植,个体间相容性一致。
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

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。

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。

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。

种群既可来自无菌动物繁育的后裔，亦可经剖 腹取胎后在隔离系统或屏障系统中饲养。 常见的 SPFA 有小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠、兔、 犬和猴。 按标准，SPFA 应排除的病毒、细菌、体外寄 生虫的种类见表。
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