转基因技术在实验动物科学中的应用

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2、已遍及绝大部分家畜,还包括多种实验动物.研究中使用最多的动物则仍然是小鼠,在基础研究方面几乎已根本改变了对哺乳动物发育遗传学的观念.如今,这项技术对于家畜的遗传工程学也有重要的作用.利用转基因小鼠的正向和反向实验方法,在阐明基因控制与疾病的关系方面,已经获得了极其宝贵的大量资料.例如,人的肌萎缩性骨髓侧束硬化,乙型肝炎,类风湿性脊椎炎等,这类疾病利用其他实验动物无法探明其发病原理.1.转基因小鼠与基因调控在生物医学研究方面,转基因技术最重要的作用,是可采用这种技术来确定哺乳动物发育过程中其各种基因有区别地受到调控的机理.既然哺乳动物在发育过程中

3、,其所有的细胞均是受精卵的克隆化后裔,而且都含有相同的遗传信息,却为何会衍化成各部位绝然不同的组织和器官,并且具有形形色色的多种功能,同时由无效性质绝然不同的酶系统,免疫系统和内分泌系统将这些组织和器官完美地塑造成一个整体,也会由于种种先天性和后天性的生理,病理,物理,化学和遗传等种种因素发生缺陷,而产生种种疾病.对于这样一个千古之迷,如今利用转基因技术,已经逐步揭开了其中的奥秘,研究人员已可利用转基因动物,对其基因组的随机位点,导入新的基因或剔除原有的某一个基因,来了解在动物发育和细胞分化过程中,各种组织或功能特异性基因是如何被活化,而其他基

4、因却又如何仍保持静止状态Brinster等将编码疱疹病毒胸腺嘧啶脱氧(MT一1)基因并含有该基因的启动子的效百个DNA碱基相结合而揭开了该奥秘的重要的一页.该种MT—l在肝脏中最活跃,可在重金属作用下激活.当将MT一1/TK结合体导入小鼠,转基因小鼠会以MT一1的典型方式来表达TK,在小鼠接触镉金属时就可使该基因进一步活化.这项研究表明,基因内或周围的顺式作用元件(Cis—actingelements)所带信息,可支配组织特异性的表达.不同的基因携带的元件多少不同,如珠蛋白基因中的元件种类多,MTs基因所带的则少;其分布也各有不同,在多种不同组

5、织中表达的基因所带的元件种类多.如果将基因通过种问屏障而转移时,器官特异调控的重大改变就会导致异常方式转基因表达.例如,通常在胎儿肝脏中有活性的人胎儿的珠蛋白基因会在转基因小鼠胚胎卵黄囊中表达.因为小鼠是依靠本身的胎儿基因在胚胎造血系统中制造珠蛋白的.2.肌萎缩性倒束硬化的转基因小鼠模型转基因动物的最主要用途之一,就是建立人类疾病或疾病过程的模型.这方面的主要成就之一就是建立了肌萎缩性侧束硬化(ALS)转基因小鼠模型.ALS又称LouGehrigs病.是一种与年龄相关的神经变性性疾病,主要侵犯运动神经元.多数是散发性,有部分系遗传性.已发现在家

6、族性常染色体显性遗传性ALS(FALS)个体中,具有铜/锌过氧化物歧化酶(SOD一1)基因的突变.此项发现表明,在SOD一1活性改变与运动神经元变性之间存在着因果关系.由于患有ALS的人通常只有在肌肉衰退后才能确诊,因而难以在早期治疗与预防.从一179一姻胡蝴帅㈣学拗艚一～赫～按黔而迫切需要建立FALS的动物模型.为此,对分离到的15kb小鼠基因组克隆的第4外显子导入一个突变,将该蛋白质的第86位的甘氨酸(GGC)残基更换成精氨酸残基(CGC).在有些FALS家族中可检出这类突变,这种序列改变不仅建立了一种人的病理性基因序列的小鼠模型.而且导入

7、了限制性内切酶FspI的识别序列这一新的限制性酶切位点有助于将转基因DNA和RNA与小鼠的内源性基因相区别然后,通过显徽注射这种结构建成了转基因小鼠模型.在中枢神经系统产生高水平转基因mR—NA的2个小鼠品系出现了运动性麻痹.这种表型伴有脊髓,脑干和大脑新皮层运动神经元退行性变的组织病理过程.因而这种动物模型对于ALS具有重大价值.对于SOD一1位点突变的FALS患者.就其突变与疾病表现关系,进行了多项遗传和环境变量的综合分析.所建立的转基因小鼠是高度近交的FVB/N系,在相同饲养条件,个体问在症状的表现和发展上十分一致.且均在94~II7日龄

8、死亡,这种一致性有利于对治疗用药或环境条件进行精确筛选,以观察其对病情的缓解或加剧的作用,因为其存活日龄只要有几天的变化.就具有明显的统计学差异.另外