近交系動物

有意識地從一個動物羣體中選用血緣關係比較接近的雌雄個體，即有共同祖先的兄妹、姐弟、母子、父女進行交配，此種近親交配的方式稱為近交（inbreding）；經至少連續20代的全同胞兄弟姐妹之間或親代與子代之間交配培育而成的動物，稱為近交系（inbred strain）動物；又稱為純系動物。如BALB/c小鼠、C57BL/6J小鼠等。近交系內所有個體都可追溯到起源於第20代或以後代數的一對共同祖先。

在一個動物羣體中，任何個體基因組中99%以上的等位位點為純合時定義為近交系動物。經至少連續20代以上全同胞兄妹交配培育而成，品系內所有個體都可追溯到起源於第20代或以後代數的一對共同祖先，該品系稱為經典近交系 ^[1]  。

(1)同和性：在一個近交系內所有動物的所有基因位點都是純合子，個體之間、祖代個體與後代個體之間都是純合子。

(2)同基因性：一個近交系中所有個體在遺傳上是同源的，所有個體都可追溯到一對共同祖先。個體之間可進行器官移植、皮膚移植、腫瘤移植。

(3)一致性：近交系動物任何可遺傳的體徵都是一致的，如血型、組織型、形態上的特徵、行為的類型。如個體間出現差異，是環境不均一造成的。

(4)長期的遺傳穩定性：近交系動物在遺傳上是穩定的。遺傳變異或基因突變的機率極低，並及時清除遺傳變異的動物。

(5)可分辨性：近交系動物在遺傳上已有分型，可根據這些位點的分型很快地將兩個外貌相似的近交系分辨出來。

(6)個體性：從整個近交系動物來看，每個品系在遺傳上都是獨立的，在某些情況下，品系間的差別顯示在量上，而不在質上，便於篩選。

(7)分佈的廣泛性：大部分近交系動物分佈在世界各地，不同地區、不同國家的科學家有可能去重複或驗證已取得的理論和數據。

(8)背景資料和數據較為完善：近交系動物在培養和保存過程中都有詳細的記錄，對於設計新的實驗和解釋所得結果提供了便利條件 ^[2]  。

在近親交配時，近交係數可由下式算得：

Fn=1一（1一△F）”

式中，Fn——n代的近交係數；

△F——近交係數的代遞增率，在同胞兄弟姐妹交配或回交情況下，△F為0.191；

n——近交代數。

按照國家標準要求，近交系的近交係數應大於99%。在近交系培育過程中，在兄弟姐妹交配情況下，從第4代以後，每代近交係數上升19.1%。而交配20代時，近交系婁F20已達98.6%。因而從理論上説，經過20代以上的兄弟姐妹交配，近交系動物的絕大多數基因位點都應為純合子；這樣的個體與同品系內任何一個個體交配所生的後代也是純合子。即同一近交系動物的基因型一致，遺傳組成和遺傳特性亦相同。由於近交系動物具有這樣的特徵，因此採用這種品系動物進行實驗時，因隱性基因暴露而影響實驗結果一致性的可能性很小。

基因型或遺傳型是一切遺傳基礎的總和，是生物的內在遺傳本質。遺傳組成的同源性指某近交系動物羣體內所有個體在遺傳上是同源的，即可追溯到一對共同的祖先。由於其基因高度純合，基因型又相當穩定，因而各個個體都極為相似。

由於近交系動物的遺傳是均質的，所以在相同環境因素的作用下，其演出型是一致的。因此在實驗中可用較少量的近交系動物，獲得具有統計意義的結果。

由於高度近交，近交系動物某些生理功能的穩定性降低，因而對外界因素變化的反應更為敏感。該特徵使近交系動物更容易被製備為疾病模型動物，供研究使用。

近交系動物羣體內幾乎不存在遺傳多態性，即每個位點只有一種基因型，而不會存在其他等位基因。通過對各位點進行遺傳監測，可得知有關位點的基因型。此後採用相同的遺傳監測方法，可以對動物品系進行辨認，以確定其遺傳可靠性。

每個近交系從物種的整個基因庫中，只獲得極少部分基因，它們構成了該品系基因的遺傳組成。因而，每個近交系在遺傳組成，因而具有獨特的表現型。各近交系之間的差異或大或小；它們可作為相應模型動物而應用於形態學、生理學和行為學研究。正是由於每個近交系動物只代表種屬的某些特質，因此，採用某近交系所作實驗的結果往往不直接代表整個種屬的反應，而須在多個近交系作動物實驗，以增加其代表性。

小鼠、大鼠、豚鼠等實驗動物的近交系均有詳細資料可查。這對實驗設計和結果分析是非常重要的。

由於近交系具有以上特性，因此各國實驗室都可繁殖遺傳特性幾乎相同的近交系，以利於研究結果的交流。

近交系動物的來源清楚，取材方便，是胚胎學、生理學研究及基因連鎖分析的理想實驗材料。而且，近交系動物個體間的均一性高，能消除雜合遺傳背景對實驗結果的影響，對刺激的反應一致，重複性好，因此，研究對照組和實驗組所需的動物數目都較少。

近交系動物尚可應用於如下研究：

⑴組織移植：由於近交系動物個體間的組織相容性高，因此便於組織細胞或腫瘤移植研究。

⑵製作疾病動物模型：近交使隱性基因純合性狀得以暴露，可用於複製先天性畸形和先天性疾病的動物模型，如糖尿病、高血壓等。某些近交系自發或誘發腫瘤的發病率較高。許多腫瘤細胞株尚可在某些近交系活體動物上傳代。因而，這些品系是腫瘤病因學、腫瘤藥理學研究的重要模型。

⑶比較遺傳學研究：同時以多個近交系作對比研究時，可表明某實驗結果具有普遍意義，或顯示不同遺傳組成對實驗結果的影響。

國際上已規範近交系動物的命名，其規則是根據動物的來源、歷史和培育經過，以一系列字母和數字作為品系代碼（strain code）來表示。近交系動物通常以一個或數個大寫英文字母表示，如A、DBA等。亦可以大寫英文字母加數字命名，如C57BL、C3H。還有些品系的代碼在此規定製定前已廣為人知，如129、615等。有時還標註近交代數。通常在品系代碼後加括號，先寫“F”，後寫代數；如615（F25）表 示615小鼠，近交代數為第25代。

在一個近交系內，因殘餘的雜合性或突變等原因，可導致該系動物形成數個具有部分遺傳組成差異的分衷，稱亞系（substrain）。此外還通常把經過技術處理的品系稱為支系（sub.1ine）。飼養環境改變或進行技術處理，可能對動物的某些生物學特徵產生影響。這些特徵可能是遺傳性或非遺傳性的，因此有必要對這一類品系進行區分。將實驗動物引種到另一個實驗室，或經過某種技術處理，包括代乳（foster nursin9，f）或人工代乳（foster on hand-rearin9，fh）、受精卵或胚胎移植（egg or embryo transplant，e）、卵巢移植（ovary transplant，o）、人工餵養（hand-rearin9，h）和冷凍保存（freeze preservation，p）等，都可視為支系。

在原品系名稱後加一道斜線“/”，斜線後標明亞系的符號，亞系的符號有以下三種：

⑴數字，如DBA/1。

⑵培育或產生皿系的單位或個人的縮寫英文名稱，第一個字母用大寫，以後的字母用小寫。如CBA/J，表示由美國傑克遜研究所保持的CBA的亞系。

⑶當一個保持者保持的一個近交系具有兩個以上的亞系時，可在數字後再加保持者的縮寫英文名稱來表示亞系。如C57BL/6J和C57BL/10J表示美國傑克遜研究所保持的C57BL的兩個亞系。近交20代以後形成的亞系，以阿拉伯數字表示。如DBA/1、DBA/2等。在近交系形成以前分離的亞系通常以小寫英文字母表示，如BALB/c。

下面列出的是常見的亞系單位或個人的英文縮寫：

An美國國立腫瘤研究所H．B．Andewont博士

BirBirmingham大學腫瘤研究所

cd比利時Libre大學Albbert Claude博士

Crgl美國加州伯克萊大學腫瘤研究所遺傳實驗室

CRJ查爾斯日本子公司（Charles River Japan lnc）

Fo美國密執根州底特律大學生物系P．Forsthoefel博士

Gr英國倫敦大學動物系H．Grunebery博士

Gro荷蘭Groningen大學遺傳研究所

H英國醫學研究協會放射醫學部門所在地Harwell

Han德國Hannover Linden大學Versuchstierzueht中心研究所

He美國國立腫瘤研究所w．E．Heston博士

ICR美國國立腫瘤研究所（Institute for Cancer Research）

ICRC印度腫瘤研究中心（India Cancer Research Centre）

J或Jax美國傑克遜實驗室（Jackson Memorial Laboratory）

JCL日本柯力亞（clea）公司（株式會社）

JCR日本國立腫瘤研究所（Japan National Institute for Cancer Research）

Jci日本實驗動物中央研究所（Japan Central Institute of Experimental Animals）

JMC日本東京大學醫學研究所 田塢嘉雄

Ka美國加州斯坦福大學醫學院放射原系H．S．Kaplan博士

Ki美國俄亥俄州大學醫學院Kirschbaum研究室

Lac英國醫學研究委員會(Medical Research Committee，MRC）實驗動物中心（Laboratory AnimaI Centre，Lac)

Mel英國蘇格蘭愛丁堡動物遺傳研究所A．Melaren博士

M．K 日本北海道大學理學部 牧野佐二郎

MS日本國立遺傳研究所 吉田俊秀

Ola英國牛津實驗動物場

Pi美國猶他大學醫學院H．I．Pilgrim博士

Rap前蘇聯莫斯科醫學院近交系實驗動物實驗室

Rd或Rol法國巴黎G．Rudali博士

Re美國傑克遜實驗室Elizabeth S．Russoll博士

sc美國Tufts大學心理系J．P．Scott博士

Se意大利Lucio Severt教授

sn美國傑克遜實驗室Snell博士

Umc美國明尼蘇達大學醫學院生理系

Y前蘇聯Yurlov郵政實驗動物研究所遺傳室

其他常用英文縮寫符號：

ICLAS國際實驗動物科學委員會（International Committee of Laboratorv Animal Science）

WHO世界衞生組織（World Health Organization）

N1H或N 美國國立衞生研究院 (National Institute of Health)

COBS以無菌手段剖腹取出後飼養在屏障環境的動物（ceasarear originated barrier sustaied）

支系的命名是在原品系後附加小寫英文字母，表明處理方式。代乳後的品系，在代碼後加“f”（即fosert nursing），再寫上代乳品系名稱；如C3HfC57BL，表示C3H品系由C57BL近交系代乳。受精卵（egg，e）或卵巢（ovary，o）移植後培育的品系，在品系全稱後加“e”或“o”，再寫上接受受精卵或卵巢移植術的品系名稱；

如AeB6，代表A系的受精卵輸送到C57BL/6J母鼠子宮後孕育的品系。移植胚胎經冷凍保存的品系，在品系名稱後加“P”（freeze preservation，p），再加“e”，並寫上接受胚胎移植術的品系名稱；如C57BL/6peCBA/H，表示C57BL/6的胚胎經冷凍保存後，移植到CBA/H母鼠子宮內孕育。近交系、亞系和支系綜合命名法實例：

⒈DBA/1 fLACA/Lac

DBA為小鼠近交系名稱，1表示亞系，f表示代乳，LACA為代乳母鼠的品系，Lac代表培育單位為英國醫學研究委員會實驗動物中心。

⒉C57BL/6J

C代表 nonalbino allele，57為第57號雌鼠，BL即BIack（黑色），6為亞系，J代表Jackson（傑克遜）實驗室。

重組近交系（recombinant inbred strain RI）指由兩個近交系雜交後，經連續20代以上兄弟姐妹交配培育成的近交系，稱重組近交系。重組近交系的命名，在兩個親代近交系的縮寫名稱中間加大寫英文字母“X”命名，由相同雙親交配育成的一組近交系用阿拉伯數字予以區分。如AKR X B、AKR X B一2等，表示AKR和C57BL/10雜交培育的一系列鶯絹近交系。

重組同類系（recombinant congenic strain，RC) 指由兩個近交系雜交後。子代與兩個親代近交系中的一個近交系進行數代回交（通常回交2代）。再經無對特殊基因選擇的近親交配而育成的近交系。重組同類系的命名，由兩個親代近交系的縮寫名稱中問加小寫英文字母“c”命名，用其中做回交的親代近交系（稱受體近交系）在前，供體近交系在後。由相同雙親育成的一組重組同類系用阿拉伯數字予以區分。如ccsl，表示由以BALB/c(C）為親代受體、近交系，以STS（S）品系為供體近交系，經2代回交育成的編號為1的重組同類系。

同源突變近交系（coisogenic inbred strain） 指兩個近交系。除了一個指明位點等位基因不同外，其他遺傳基因全部相同。同源突變近交系的命名，由發生突變的近交系名稱後加突變基因符號組成，兩者之間以連接號“-”分開。如C57BL/6J-bg，表示C57BL/6J攜帶突變的bg基因。

同源導入近交系（congenic inbred strain) 指通過雜交．互交或回交等方式將一個基因導入到近交系中，由此形成一個新的近交系。這個新的近交系與原來的近交系只是在一個很小的染色體片段上的基因不同。同源導入近交系的命名，接受導入基因的近交系名稱在前，後跟提供基因的近交系名稱，兩者之間以英文句號“．”連接。如B10．129．H一12b，表示接受導入基因的近交係為C57BL/10sn(=B10），導入B10的基因為H．12b，基因提供者為129/J近交系。

由遺傳工程產生的新型品系

用蛋白酶處理兩種不同近交系的8細胞期受精卵後黏合形成嵌合胚胎，培養至128～256個細胞後移植入假孕母鼠子宮。嵌合體小鼠毛色和性狀是母系和父系的嵌合。如SJL和C57BL/10的嵌合體為黑白條塊狀毛色二DBA/2與C3H的嵌合後代中，具有可用電泳法分開的異檸檬酸脱氫酶（IDH一1）或蘋果酸脱氫酶（MDH），並有親本“雜合”的一種異多聚酶。

單親純合雙倍體動物又稱雌核發育技術；其原理與由植物花粉培育成純合雙倍體植株相似。以兩種不同的近交系交配，在受精卵核尚未融合前取出雄性原核，爾後以細胞鬆弛劑使雌性原核加倍，形成二倍體，體外培養至囊胚期植入母體。此法產生的動物具有母親的純合性狀，含兩套完全相同的基因和染色體。

轉基因動物是指以實驗方法導入外源基因，在染色體組內穩定整合並能遺傳給後代的一類動物。1981年，第一次成功地將外源基因導入動物胚胎，創立了轉基因動物技術。1982年獲得轉基因小鼠。轉入大鼠的生長激素基因，使小鼠體重為正常個體的二倍，因而被稱為“超級小鼠”。此後相繼培育成功了轉基因兔、綿羊、豬、魚、昆蟲、牛、雞、山羊、大鼠等轉基因動物。