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饲养管理

实验动物遗传质量监控的原因

2020年05月25日 浏览量: 评论(0) 来源:《遗传标记在实验动物遗传质量控制中的应用》 作者:宋国华 责任编辑:yjcadmin

一、实验动物的概念

实验动物是指经人工饲育,对其携带的微生物、寄生虫控制,遗传背景明确或者来源清楚,用于科学研究、教学、生产、检定及其他科学实验的动物。实验动物虽是动物,但它不同于人们常说的野生动物(animals obtained from nature)、经济动物[家畜(禽)(domestic animals and fowls)]和观赏动物(如宠物)。由于实验动物种类和数量有限,某些遗传背景不十分清楚,对其携带的微生物、寄生虫未做净化处理的动物也在用于科学实验,但它们只能称做实验用动物(animal for research或 experimental animal)。实验用动物是指能用于科学实验的动物,包括实验动物和某些野生动物、经济动物和观赏动物中一些用于实验的动物。其中有的动物未经严格的遗传学控制和微生物寄生虫学控制,标准化控制程度很低。

二、实验动物资源多样化

在现代医学生物学的研究中,实验动物及动物实验的支撑地位更加突出。实验动物是现代医学生物学研究不可缺少的支撑条件,新型实验动物品系与模型动物的培育为医学生物学研究提供了新动力。实验动物在农药、兽药、药物、食品等安全性评价工作中起到极为重要的作用。

现代科学的发展要求应用更多种类、品系、高质量的实验动物以及各种疾病动物模型,作为应用学科的实验动物学必然以科学的需求为自身的发展方向。野生动物的实验动物化研究一直与实验动物学科同步发展,加强对实验动物科学技术的研究,还可为野生动物资源开辟新的利用途径。

我国潜在的实验动物资源极其丰富,具备一个巨大的实验动物原始资源库和基因库。开发和保护实验动物资源也是一项重要的工作。目前,已开展了许多种类的动物(部分实验动物见图1-1),哺乳动物如沙鼠、白化高原鼠兔、小型猪、树鼩、中国地鼠、斑马鱼、小型猪、土拔鼠等非人灵长类的实验动物化研究;水生动物如剑尾鱼、斑马鱼、红鲫等实验动物化研究等。基因治疗药物的研制,生物反应器的研制与开发,各种新的疾病如SARS的治疗与预防都有赖于新的动物模型的开发。因此,实验动物资源多样性是必然趋势。

三、实验动物遗传质量控制内容

实验动物在生命科学研究中被公认是不可缺少的“活的精密仪器”。要保证科学实验结果的可靠性、精确性和可重复性,实验动物必须满足科学实验的要求,即:①对实验处理表现出极高的敏感性;②模型性状具有遗传上的稳定性;③对实验处理的个体反应表现出极强的均一性;④动物来源具有易获得性。因此,要求实验动物必须是其先天的遗传性状、微生物和寄生虫携带状况、繁育条件、营养需求以及环境等方面受到全面控制的动物。

实验动物遗传质量监测是实验动物标准化管理一个极其重要的内容。每个品种和品系都有各自的遗传特点。在实验动物的生产、繁殖、应用过程中,这些遗传特点可能发生改变,但都必须符合其定义之规定的标准遗传组成。

实验动物遗传质量控制包括两方面:一是有目的地改造和繁育新的具有特定遗传背景的动物。二是运用各种科学手段去监测、维持动物的遗传性状。前者是指实验动物的育种,后者是指实验动物的保种及遗传监测。

1.实验动物育种  指通过控制和改变原种的遗传物质、个体的发育过程和动物生活的必需环境,以及选择特殊的性状表现范围等手段人为地筛选、改变和重建某些生物学特性,并采用不同的交配方式使之固定和维持。其目的一是育成各种各样的动物品种和品系,筛选突变性状,扩大遗传变异或特征差异。二是育成具有高度遗传性状均一的动物,使实验动物的实验结果具有较高的可信性和重复性。

2.实验动物保种  由于已育成的实验动物品系易受到内部和外部各种因素的影响而导致其生物学特征发生改变,因此,实验动物保种就是根据不同对象,采用近亲交配、杂交、随机交配等不同的保种方法,以保持动物品系的遗传组成特征长期稳定不变。

3.遗传监测  其目的是对近交系通过测定其基因的纯合性以及表型证实该品系是否保持原来的遗传特性,是否发生基因突变或基因污染;对远交系则是测定其基因的杂合度以及基因频率以证实该品系是否在既定的范围内波动。由此可见,遗传监测是遗传质量控制的“眼睛、天平、望远镜”。

只有当实验动物具有明确的遗传背景资料、并符合其定义之规定、保种及生产的繁谱及记录卡清楚完整、繁殖方法科学合理、经遗传监测质量合格,才能称之为符合遗传标准要求的实验动物。因此必须做好以下工作:①管理实验动物种质资源;②合理规范实验动物引种;③掌握正确繁育品系品种的方法;④加强科学的饲养管理;⑤经常或定期开展遗传监测;⑥做好遗传质量监测的其他工作。

实验动物的遗传学特征对动物实验的结果有着更深刻的影响。动物实验结果首先取决于动物本身的生物学特征、病理生理特点及其对实验因素的反应性,而动物实验结果的重复性、可比性又取决于动物个体差异的程度。无论是实验动物本身的生物学特征,还是其个体差异程度,都主要受基因的控制。其次,在相对恒定的饲养环境中,实验动物对外源微生物感染的敏感性与其遗传特征密切相关,故实验动物的遗传学状况也在一定程度上影响着其微生物学状况。因此,实验动物的遗传特征对动物实验结果有着根本性的影响。已有大量资料表明,不同基因型动物其生物学特征有明显差异,显著影响着其对实验因素的反应性。因此,必须提高实验动物遗传质量的标准化程度,推广应用遗传学质量标准化的动物,才能保证动物实验的准确性、重复性及其可比性。

四、实验动物遗传质量控制意义

在生物医学研究中,经常出现此实验室做出的实验结果不能在彼实验室得以重复,或同一实验室实验结果不能重复。此种现象的产生大都可归结于实验动物的遗传组成不同,即遗传特性不同所导致。随着科学技术的发展,医学、生物学研究领域都广泛运用具有一定特征的实验动物,并要求特征均匀一致,以确保实验中反映出来的差异能够代表实验条件下的差异,而不是因为实验动物遗传背景不同而造成反应性的不同。

在医学研究中,人们进行动物实验的目的是为人类的健康服务。虽然近交系动物遗传特征均一,但由于人类群体是一个较为接近远交的大群体,因此,医学家们争先采用远交系实验动物。目前我国广泛使用的远交系小鼠为昆明小鼠(来源于Swiss小鼠);小鼠由于来源不同,选留方式不同,加上育成年代的区别,即使利用同名的瑞士小鼠,实验结果也是大相径庭。如美国生物制品局(1981, Foster)用两个不同来源的瑞士小鼠测定鸭胚狂犬病疫苗,试验结果明显不同,一组3批制品全部合格,一组3批制品只有1批合格。Foster又用6种不同来源的瑞士小鼠,对仙台病毒之敏感性进行比较,差别同样是显著的。这是因为瑞士小鼠属于封闭群或远交系小鼠,其遗传特性变异频率较大,应有严格的遗传质量控制。

综上所述,必须加强实验动物品种、品系的遗传质量控制,并根据各类实验动物品种、品系的遗传组成特征,按照国际规定的封闭群动物的繁殖制度和近交系动物繁殖系统进行保种和生产,加强遗传质量监测,为科学研究提供标准的合格的实验动物,以确保实验结果的可信度。

五、国家实验动物法规建设

国家科技部先后制定并颁布了一系列法规,如《关于“九五”期间实验动物发展的若干意见》、《实验动物质量管理办法》(1997)、《国家实验动物种子中心管理办法》(1998)、《国家啮齿类实验动物种子中心引种、供种实施细则》(1998)、《省级实验动物质量检测机构技术审查准则》和《省级实验动物质量检测机构技术审查细则》(1998)、《关于当前许可证发放过程中有关实验动物种子问题的处理意见》(1999)、《实验动物许可证管理办法》(2002)。

为了保证实验动物的质量,提高其标准化程度,首先必须建立实验动物标准化的法规体系,为实验动物标准化的实施提供法制保障。1988年10月,我国颁布了第一部实验动物法规——《实验动物管理条例》,该条例明确规定:“应用实验动物应根据不同的实验目的,选择相应合格的实验动物。申报科研课题和鉴定科研成果,应当把使用合格的实验动物作为基本条件,应用不合格的实验动物所取得的检定和安全评价结果无效,所生产的制品不得使用。”1994年11月,国家技术监督局正式颁布了中华人民共和国实验动物质量的国家标准;2001年进行了修订,包括《GB 14923-2001实验动物哺乳类实验动物的遗传质量控制》、《GB 14922.2-2001实验动物微生物学等级及监测》、《GB 14922.1-2001实验动物寄生虫学等级及监测》、《GB 14924.1-2001实验动物配合饲料通用质量标准》、《GB 14924.2-2001实验动物配合饲料卫生标准》、《GB 14925-2001实验动物环境及设施》。2010年修订更新的3项实验动物国家标准《GB 14923-2010实验动物哺乳类实验动物的遗传质量控制》、《GB 14924.3-2010实验动物配合饲料营养成分》、《GB 14925-2010实验动物环境及设施》获得了国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会批准,于2011年10月1日起实施,新批准的将替代现行的3项实验动物国家标准。

上述实验动物标准化的颁布、修订和完善是我国实验动物标准化工作的理论依据及实施保证,使我国的实验动物工作从此步入了规范化、法制化的健康发展轨道。


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