实验动物学.ppt
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实验动物学实验动物学LABORATORYANIMALSCIENCE河南大学医学院研究生选修课主讲:
李彦章第一章第一章绪论绪论基本概念基本概念概念:
实验动物学(laboratoryanimalscience,LAS)是一门以实验动物为主要研究对象,并将培育的实验动物应用与生命科学及相关研究的一门综合性学科。
简而言之,实验动物学是一门研究实验动物和动物实验的综合性基础应用学科。
研究内容:
是以实验动物本身为对象,专门研究它的育种、保种、生物学特性、繁殖生产、饲养管理以及疾病的诊断、治疗和预防,以期达到如何提供标准的实验动物。
动物实验:
是以实验动物为材料,采用各种方法在实验动物体内进行实验,研究动物实验过程中实验动物的反应、表现及其发生发展规律等问题,着重解决实验动物如何应用到各个科学领域中去,为生命科学及相关研究服务。
实验动物实验动物是指经人工培育和人工改造,对其携带微生物、遗传、营养、环境因子实行控制,来源清楚,遗传背景明确,用于科学研究、教学、生产、检验以及其它科学实验的动物。
控制的目的是为了保证实验结果的可靠性、精确性、均一性、可重复性和可比较性。
实验动物的三大特点:
从遗传控制角度来源清楚、人工培育、遗传背景明确分为近交系、封闭群、杂交群从微生物控制角度分为普通级动物(CV)、清洁级动物(CL)、无特定病原体动物(SPF)、无菌动物和悉生动物(GA)从应用角度用于科学实验实验用动物:
实验动物家畜(禽)遗传背景不清楚、野生动物实验结果重复性、可信性差基本内容:
实验动物遗传育种学实验动物微生物学和寄生虫学实验动物环境生态学实验动物营养学实验动物医学比较医学动物实验医学生物学方面应用广泛,通过实验动物进行比较医学研究,可以了解人类各种疾病及生命现象的本质。
制药工业方面用动物实验进行热源检查,新药临床试验前进行安全性有效性评价生物制品方面实验动物是生产疫苗、诊断用血清、诊断用抗原、免疫血清的重要材料中医药方面现代中医药学和实验动物学相结合,有利于科学化、客观化、定量化地阐明中医药理论在轻工业、食品工业、农业科学、宇航、国防、军事科学等方面实验动物与生命科学的过去、现在和未来实验动物与生命科学的过去、现在和未来一实验动物对生命科学发展的推动作用一实验动物对生命科学发展的推动作用发现发现发现发现年份年份年份年份发现人发现人发现人发现人所用动物所用动物所用动物所用动物血液循环血液循环血液循环血液循环1628162816281628哈维哈维哈维哈维蛙、蛇、鱼、蟹、其他蛙、蛇、鱼、蟹、其他蛙、蛇、鱼、蟹、其他蛙、蛇、鱼、蟹、其他醚麻醉醚麻醉醚麻醉醚麻醉1846184618461846玛登玛登玛登玛登鸟类、其他鸟类、其他鸟类、其他鸟类、其他细菌与疾病的关系细菌与疾病的关系细菌与疾病的关系细菌与疾病的关系1878187818781878科赫科赫科赫科赫牛、羊、其他牛、羊、其他牛、羊、其他牛、羊、其他细菌致弱用免疫细菌致弱用免疫细菌致弱用免疫细菌致弱用免疫1880188018801880巴斯德巴斯德巴斯德巴斯德鸟类鸟类鸟类鸟类狂犬病免疫狂犬病免疫狂犬病免疫狂犬病免疫1885188518851885巴斯德巴斯德巴斯德巴斯德鸟类、家兔鸟类、家兔鸟类、家兔鸟类、家兔虫媒传播疾病虫媒传播疾病虫媒传播疾病虫媒传播疾病1898189818981898史密斯等史密斯等史密斯等史密斯等牛牛牛牛蚊传播疟疾蚊传播疟疾蚊传播疟疾蚊传播疟疾1898189818981898罗斯罗斯罗斯罗斯鸟类鸟类鸟类鸟类著名医学科学家的重大发现与动物实验的关系著名医学科学家的重大发现与动物实验的关系发现发现发现发现年份年份年份年份发现人发现人发现人发现人所用动物所用动物所用动物所用动物肿瘤的病毒病原肿瘤的病毒病原肿瘤的病毒病原肿瘤的病毒病原1910191019101910洛斯洛斯洛斯洛斯鸡鸡鸡鸡胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素1921192119211921班定班定班定班定狗狗狗狗休克治疗休克治疗休克治疗休克治疗1927192719271927博莱罗克博莱罗克博莱罗克博莱罗克狗狗狗狗抗细菌药物(百浪多息)抗细菌药物(百浪多息)抗细菌药物(百浪多息)抗细菌药物(百浪多息)1935193519351935多麦克多麦克多麦克多麦克小鼠小鼠小鼠小鼠心肺旁道器心肺旁道器心肺旁道器心肺旁道器1953195319531953葛明葛明葛明葛明猫猫猫猫小儿麻痹症疫苗小儿麻痹症疫苗小儿麻痹症疫苗小儿麻痹症疫苗1954195419541954索尔克索尔克索尔克索尔克恒河猴恒河猴恒河猴恒河猴变性脑病的病毒病原变性脑病的病毒病原变性脑病的病毒病原变性脑病的病毒病原1965196519651965格但斯克格但斯克格但斯克格但斯克猩猩猩猩猩猩猩猩心脏移植心脏移植心脏移植心脏移植1967196719671967伯纳德伯纳德伯纳德伯纳德狗狗狗狗著名医学科学家的重大发现与动物实验的关系著名医学科学家的重大发现与动物实验的关系
(一)
(一)诺贝尔奖获得者和实验动物诺贝尔奖获得者和实验动物19961996年年P.C.P.C.多尔蒂(澳大利亚人)、多尔蒂(澳大利亚人)、R.M.R.M.青克纳格尔(瑞士人)青克纳格尔(瑞士人)发现细胞的中介免疫保护特征发现细胞的中介免疫保护特征19971997年年S.B.S.B.普鲁西纳(美国人)发现了一种全新的蛋白致病因子普鲁西纳(美国人)发现了一种全新的蛋白致病因子-朊蛋白(朊蛋白(PRIONPRION)并在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献)并在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献19981998年年R.F.R.F.福尔荷格特、福尔荷格特、L.J.L.J.依格那罗和依格那罗和F.F.穆莱德发现穆莱德发现NO(NO(内内皮生长因子)在心血管系统中作为信号分子皮生长因子)在心血管系统中作为信号分子19991999年年GunterBlobelGunterBlobel发现控制细胞运输和定位的内在信号蛋白质发现控制细胞运输和定位的内在信号蛋白质20002000年阿尔维德年阿尔维德卡尔松(瑞典人)、保罗卡尔松(瑞典人)、保罗格林加德(美国人)、埃格林加德(美国人)、埃里克里克坎德尔(奥地利人)在坎德尔(奥地利人)在“人类脑神经细胞间信号的相互传递人类脑神经细胞间信号的相互传递”方方面获得的重要发现。
面获得的重要发现。
20012001年年利兰利兰哈特韦尔哈特韦尔(美国人美国人)、蒂莫西、蒂莫西亨特亨特(英国人英国人)和保和保罗罗纳斯纳斯(英国人英国人)发现了细胞周期的关键分子调节机制。
发现了细胞周期的关键分子调节机制。
(二)
(二)啮齿类动物胚胎干细胞和分子生物学发展啮齿类动物胚胎干细胞和分子生物学发展组织培养液繁殖胚胎干细胞组织培养液繁殖胚胎干细胞早期胚胎移植早期胚胎移植基因敲除动物基因敲除动物转基因动物转基因动物(三)遗传修饰小鼠(三)遗传修饰小鼠遗传工程小鼠遗传工程小鼠小鼠资源库培育的患有人类疾病的遗传工程小鼠遗传工程小鼠生活在无菌饲养笼盒内(四)人类和鼠类基因图谱绘制完成(四)人类和鼠类基因图谱绘制完成人类基因组计划的目的首先是把人类23对染色体上的碱基排列顺序一一测试出来,以供科学家进一步研究。
所谓基因图谱就是31亿个“字母”A、T、G、C的排列组合。
动物实验设计必须遵循“3R”原则替代(Replacement)原则:
尽可能使用低等实验动物或非实验动物替代实验动物进行实验。
减少(Reduction)原则:
尽可能用较少的实验动物获得满意的统计结论。
优化(Refinement)原则:
优化实验设计和操作,以减轻动物的痛苦。
谢谢谢谢实验动物标准化是动物实验科学性、重复性和可比性的基础:
标准化是指为适应科学发展和合理组织生产的需要,在产品质量。
品种规格、生产条件、实验条件等统一技术标准。
遗传质量微生物环境生存环境营养实验动物遗传学质量控制是实验动物标准化的主要内容之一。
从遗传学角度讲,实验动物是具有明确遗传背景并受严格遗传控制的遗传限定动物。
根据其遗传特点不同,实验动物分为近交系、封闭群(远交群)和杂交一代动物。
分述于后。
一、实验动物品种、品系的概念一切动物的分类都离不开传统的生物学分类法则。
每一种实验动物都可以在传统分类法中找到自己的位置。
如:
小鼠属于脊椎动物门,哺乳纲、啮齿目、鼠科小鼠属动物。
在动物分类学中,“种种“(spcies)是动物分类的基本单位。
而实验动物学品种(stock)、品系(strain)的概念超出了一般动物学分类的概念,把同一种动物中具有不同遗传特性的动物分成不同的品种、品系,它们各自有其品种品系的特征。
品种品种、品系品系才是实验动物分类的基本单位。
1、相似的外貌特征;2、独特的生物学特性;3、稳定的遗传性能;4、具有共同的遗传来源和一定的遗传结构。
一、一、近交系动物近交系动物(Inbredstrains)1、同源突变近交系2、同源导入近交系3、分离近交系4、重组近交系二、二、杂交杂交F1代动物代动物(F1-Hybrid)三、三、封闭群动物封闭群动物(Closed-colony)一、基本概念1、近交系:
近交系动物也叫纯系动物,是相同基因类型动物中最主要的一种。
它是经连续20代以上的全同胞兄妹或亲子交配培育而成,且品系内所有个体都可追溯到起源于20代或以上的一对共同祖先的遗传群体。
近交指任何血缘相近的个体间进行的交配。
从遗传上来说,近交系的培育是从群体多态杂合的遗传组成中,选择保留一小部分,淘汰其它大部分的一个过程。
经过20代近交后,近交系的个体有98.6%的遗传位点是纯合的,因此个体间的遗传差异很小。
然而,不同近交系之间由于近交而固定的基因不同,遗传差异很大。
近交系的主要缺点在于近交形成的近交衰退现象,表现在其生活力和生育力降低,对外界环境的变化较为敏感,抗病和适应环境等能力减退。
这就增加了近交系动物饲养繁殖的难度。
2、亚系和支系亚系(Substrain)。
是指育成的近交系在培育过程中,由于杂合子基因的分离,基因突变的产生以及抽样误差导致部分遗传组成改变而形成遗传差异的近交系动物群。
亚系分化存在以下几种情况:
(1)同一近交系在兄妹交配40代以前分离,很可能由于残余杂合性而导致形成亚系。
(2)同一近交系长年处于分离状态(100代以上),可能由于突变形成亚系(3)已发现有遗传差异的品系。
当饲养环境改变,或对动物进行某些技术性处理时,也有可能对近交系的某些生物学特征产生影响,这些特征可能是遗传性的,也可能是非遗传性的。
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。
这些处理在某些实验中会影响实验结果,因此有必要对同一品系或亚系进行区分,这些经过处理的动物可视为这些近交系或亚系的支系。
近交系动物由于基因纯合程度高,遗传具有长期的稳定性,不容易发生杂合基因分离,不受近交、选择和遗传漂变的影响。
近交系动物遗传的变化由少量残留杂合基因与基因突变引起,这种几率是很低的。
如果发生遗传污染,近交系动物可能就此彻底改变其遗传组成。
所以,一旦发生遗传污染就要根据具体情况或给予坚决淘汰或有价值保留后重新建立近交品系。
二、命名:
二、命名:
近交系动物的命名,尤其是近交系小鼠的命名已由国际统一规定,由国际实验动物科学委员会(ICLAS)的小鼠标准化遗传命名委员会制定了命名法,并由该组织对各国培育的新品系作鉴定和认可。
对承认的近交系四年公布一次,其中包括各个品系的历史、来源、独特的生物学特性等介绍,以及培育者的人名、单位名的规定写法和遗传背景,基因组成、缩写符号及标准命名等。
这些资料供全世界参考,在进行新的命名时可避免重复及混乱。
近交系动物国际命名法是近交系动物命名的基本参照,循仿小鼠命名法,类似的近交系命名规则已在许多其它动物中应用。
1、近交系可用1-4个大写罗马字母或者大写英文字母为首,以数字相结合加以命名。
在品系符号后的括号内,用大写英文字母F(Filial的缩写)加上数字指示兄妹交配的代数。
例如:
NBZ(F95);C3H(F130)。
2、亚系的命名是在品系名称后加斜线号,再加上数字或培
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