实验动物学概述管理遗传

什么是实验动物?1当前第1页\共有52页\编于星期四\22点一、实验动物实验动物(laboratoryanimal)是指经人工饲育，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确或者来源清楚的，用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。二、实验用动物实验用动物（experimentalanimal)是指用于实验的各类动物。三、实验动物科学(laboratoryanimalscience)是研究实验动物和动物实验的一门综合行应用科学。第一节实验动物科学的基本概念2当前第2页\共有52页\编于星期四\22点实验动物生物学：是研究不同种属、不同品种品系实验动物生物学特规律的基础学科。包括：一般生物学特特性、解剖特点、生理生化特性等。实验动物环境生态学：是研究影响实验动物生存的环境与条件。例如饲养动物的房舍、通风、温度、湿度、光照、噪声、笼具、饲料、饮水以及各种垫料等。一二第二节实验动物科学研究范畴3当前第3页\共有52页\编于星期四\22点实验动物遗传育种学：是利用遗传调控机理，采用传统的和现代生物技术手段，控制动物的遗传特性，培育新的动物品种品系和各种动物模型，家畜和野生动物的实验动物化。实验动物营养学：是研究动物摄入、利用营养物质全过程与生命活动相互关系的科学。三四第二节实验动物科学研究范畴4当前第4页\共有52页\编于星期四\22点实验动物微生物学与寄生虫学：是研究实验动物的微生物、寄生虫分类学、与人类的相互关系和对科学试验的干扰作用，探讨预防、检测、净化和治疗疾病方法和措施的科学。六实验动物医学：是专门研究实验动物健康标准和疾病的发生、发展、转归、诊断、治疗和预防及其在生物医学领域中应用的科学。五第二节实验动物科学研究范畴5当前第5页\共有52页\编于星期四\22点比较医学：是比较研究动物与人类生命现象的异同，特别对各种人类疾病进行类比研究，采用其异同点，通过建立实验动物疾病模型来研究人类相应的疾病。动物实验技术：包括研究实验动物的饲养管理技术，各种监测方法和动物实验方法和技术标准等。动物实验伦理学：是研究动物实验中如何体现人类的道德伦理价值观的科学。七八九第二节实验动物科学研究范畴6当前第6页\共有52页\编于星期四\22点实验动物福利：是专门研究如何科学地善待实验动物相关问题的科学。动物实验替代方法：是研究如何用无知觉材料替代有知觉的动物实验，用低等级动物替代高等级动物，用无脊椎替代脊椎动物进行实验的科学。十十一第二节实验动物科学研究范畴7当前第7页\共有52页\编于星期四\22点一、在医学生物学发展中发挥了重要作用在医学生物学发展过程中，许多重要的发现和研究成果，往往与实验动物及动物实验密切相关。巴甫洛夫指出，没有对活动物的实验和观察，人们就无法认识有机界的各种规律，这是无可争辩的事实。第三节实验动物在医学生物学中的作用8当前第8页\共有52页\编于星期四\22点动物实验大量人类疾病起因于传染原发现抗原抗体反应发现实验肿瘤学创立一些多发病的基本性质认清“应激学说”创立临床医学许多重大技术创造和发展微生物在传染病发病中的作用证明防治传染病起了重大作用免疫性紊乱疾患的本质和补体的作用了解推动变态反应性疾病研究发现化学致癌物质和致癌病毒推动肿瘤学研究根除和控制这些疾病临床广泛应用激素疗法起作用医学上许多重大发现与动物实验的关系9当前第9页\共有52页\编于星期四\22点表1：早年医学研究著名医学科学家的重大发现与动物实验的关系发现年份发现人所用动物血液循环1628哈维蛙、蛇、鱼、蟹、其他醚麻醉1846玛登鸟类、其他细菌与疾病的关系1878科赫牛、羊、其他细菌致弱用免疫1880巴斯德鸟类狂犬病免疫1885巴斯德鸟类、家兔虫媒传播疾病1898史密斯等牛蚊传播疟疾1898罗斯鸟类表1：早年医学研究

10当前第10页\共有52页\编于星期四\22点著名医学科学家的重大发现与动物实验的关系表2现代医学研究发现年份发现人所用动物肿瘤的病毒病原1910洛斯鸡胰岛素1921班定狗休克治疗1927博莱罗克狗抗细菌药物（百浪多息）1935多麦克小鼠心肺旁道器1953葛明猫小儿麻痹症疫苗1954索尔克恒河猴变性脑病的病毒病原1965格但斯克猩猩心脏移植1967伯纳德狗11当前第11页\共有52页\编于星期四\22点二、现代医学生物学研究的重要支撑条件在医学生物学研究领域里，进行实验研究的条件可概括为AEIR四个基本要素。

A

→Animal(动物)E→Equipment(设备)

I→Information(信息)R→Reagent(试剂)12当前第12页\共有52页\编于星期四\22点三、新的动物种系及模型动物为生物医学的发展开辟了广阔前景免疫缺陷动物的培育为人类恶性肿瘤异种移植及体外研究带来了生机。具有鲜明人类疾病模型特征的模型动物品系达数千种。通过转基因和基因敲除来创造动物新品系及新的动物模型将成为实验动物科学发展的新领域。13当前第13页\共有52页\编于星期四\22点四、在医学生物学、工农业等各个领域的广泛应用（一）医学生物学方面（二）制药工业方面（三）生物制品方面（四）轻工业与食品工业方面（五）农业和畜牧兽医方面（六）国防和军事科学方面（七）环保和地震监测等方面14当前第14页\共有52页\编于星期四\22点第一章复习题1、何谓实验动物和实验用动物（laboratoryanimalandexperimentalanimal）?2、实验动物在医学生物学中的作用有哪些？3、在医学生物学研究领域里，进行实验研究的条件可概括为AEIR四个基本要素，如何理解实验动物在其中的重要作用？15当前第15页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况一、国际上实验动物管理与发展概况（一）实验动物标准化管理1950年成立了美国实验动物科学学会；1952年，日本成立了实验动物中央研究所，专门从事实验动物标准化工作；1956年，联合国科教文组织、国际医学组织、国际生物学协会共同发起成立了“实验动物国际委员会”，后更名为国际实验动物协会；1956年，美国开始建立“实验动物饲养与应用认可程序”，为实验动物研究的专业性提供了标准化的程序；1961年，加拿大生物联合会建立了动物管理常务委员会，开始实验动物饲养管理标准化工作。16当前第16页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况（二）实验动物科学发展

在实验动物科学发展历程中，近交系（1909年）、无菌动物（1943年）的成功培育和应用以及免疫缺陷动物（1962年）的问世是实验动物科学发展的里程碑。在高等生物体中没有一个基因是单独活动的，基因功能的评估，唯一的办法是从分子生物学本身转移到生物个体——即整体动物模型的分析。一般来说是:分子→细胞→组织→器官→个体近年来，人们利用分子生物学技术和胚胎工程技术进行了大量的基因定位突变、基因敲除（Knock-out）和转基因（Knock-in）研究工作，成功地培育了上千种新动物（TransgenicAnimal）和上百种动物生物反应器（AnimalBioreactor）。17当前第17页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况(三)实验动物发展趋势实验动物使用总量下降，高质量实验动物使用量增加实验动物品种、品系增加实验动物模型走向商品化实验动物替代材料的应用和替代方法的研究发展加快18当前第18页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况二、国内发展概况1988年10月31日经国务院批准，国家科委颁布《实验动物管理条例》。1994年10月，颁布了实验动物《中华人民共和国国家标准》，2001年对1994年版国标进行了修订并于2001年8月发布，2002年5月1日实施。2010年第二次修改发布，于2011年10月1日实施。19当前第19页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况实验动物科学发展规划框架20当前第20页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况黑龙江上海广东贵州海南四川云南实验动物种质资源数据与信息共享平台广西江苏北京实验动物种子中心和种源基地分布图21当前第21页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况22当前第22页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况实验用猴基地实验用犬基地23当前第23页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况SPF禽类中心24当前第24页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况三、实验动物福利（AnimalWelfare）实验动物福利是指人类保障实验动物健康和舒适生存权利的理念及其所提供的相应外部条件。动物福利不是片面的保护动物，而是在兼顾对动物利用的同时，考虑到动物的健康舒适，并反对使用那些极端的利用手段和方式进行动物实验。动物福利更加强调保证动物健康和舒适的生存状态.制定动物福利标准不应该光凭人类的良心道德，而是要依据科学，达到使动物维持生理和心理上处于健康和舒适的状态来进行制定。25当前第25页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况

动物保护的含义：

1、为了保存物种资源或保育生物的多样性，人类社会所提供的各种有效的保护措施。

2、保护动物免受身体损伤、疾病折磨和精神痛苦等，减少人为的活动造成的直接伤害。也可以认为是动物的保健（heath)和福利(welfare)，也就是动物的康乐。26当前第26页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况来自不久前结束的“国际动物福利与立法”国际研讨会的消息称，关于实验动物和动物贸易的福利问题的条文即将被写进相关国际法规中。目前世界上已经有许多国家制定了比较完善的动物福利法规。27当前第27页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况国际上普遍承认动物有五大自由(1)享有不受饥渴的自由；(2)享有生活舒适的自由；(3)享有不受痛苦伤害和疾病威胁的自由；(4)享有生活无恐惧和悲伤的自由；(5)享有表达天性的自由。28当前第28页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况提示：

一个国家的国民对动物的态度如何，在某种程度上是衡量一个社会文明程度的主要标志。动物是人类共同的财富，它们以自己的生命贡献于人类生活，它们至少也应该享受生命的一般乐趣，而不应该在被虐待中走完一生。我国加入世界贸易组织，现在我们正大力提倡绿色环保，保护动物、善待生命不仅是所有善良人的愿望，也是社会走向稳定和文明的主要因素，更关系到国家在国际上的形象。29当前第29页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况30当前第30页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况31当前第31页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况四、3R原则3R原则作为一个系统理论最早是由英国动物学家WilliamRussell和微生物学家RexBurch提出，见于1959年出版的《仁慈实验技术原理》一书。随后逐渐得到世界范围内广大科技工作者的认同，被广为采用。3R即替代(replacement）、减少（reduction）和优化(refinement）。3R原则的推进，最终将使实验动物的使用量逐渐减少，动物实验结果的准确性、可靠性不断提高。32当前第32页\共有52页\编于星期四\22点第二章实验动物管理与发展状况五、实验动物从业人员应具备的职业道德1、正确认识和对待实验动物科技工作，热爱实验动物事业。2、自觉遵守实验动物各项法规、标准和管理规定。3、自觉遵守科技工作者应遵守的职业道德。4、爱护实验动物、善待生命，注重实验动物福利要求，遵守动物实验伦理规范。5、认真钻研业务，具有扎实的专业基础理论和技能。6、实事求是，注重信誉和承诺。7、科学严谨，态度认真，不弄虚作假。8、团结互助，乐意助人，热心服务。9、重视防护和生物安全，不污染环境，遵守社会公德。33当前第33页\共有52页\编于星期四\22点第二章复习题1.为什么说实验动物科学发展历程中，近交系（1909年）、无菌动物（1934年）的成功培育和应用以及免疫缺陷动物（1962年）的问世时实验动物科学发展的里程碑？2、3R的含义及拼写（replacement、reduction、refinement）？3、何谓动物福利（welfare）？4、动物的五大自由？2-4必考34当前第34页\共有52页\编于星期四\22点第二章复习题1、为什么说在实验动物科学发展历程中，近交系（1909年）、无菌动物（1943年）的成功培育和应用以及免疫缺陷动物（1962年）的问世是实验动物科学发展的里程碑？2、R的含义及拼写（replacement、reduction、refinement）？3、何谓动物福利（welfare）？4、动物的五大自由？35当前第35页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制一、近交系（一）概念近交系（inbredstrain）是经连续20代(或以上)的全同胞兄妹交配(或亲代与子代交配)培育而成,近交系数应大于99%,品系内所有个体都可追溯到起源于第20代或以后代数的一对共同祖先,该品系称为近交系。（二）命名以大写英文字母或大写英文字母加阿拉伯数字命名，符号应尽量简短。如A系、BALB、TA1系、C3H。36当前第36页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制（三）亚系和支系近交系的亚系（substrain）分化是指一个近交系内各个分支的动物群之间，已经发现或十分可能存在遗传差异。1．亚系和支系的形成原因①近交代数达40代以前形成的分支。20-40之间。②一个分支与其它分支分开繁殖超过100代。③基因突变，残杂合基因或遗传污染。37当前第37页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制2．亚系的命名亚系的命名方法是在原品系名称后另一道斜线（/），斜线后标明亚系的符号。①数字，如DBA/1、DBA/2等。②培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称，第一个字母用大写，以后的字母用小写。如A/He,表示A近交系的Heston亚系。③当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。如：C57BL/6J，C57BL/10J分别表示由美国杰克逊研究所保持的C57BL近交系的两个亚系。④一些建立及命名较早，并为人们所熟知的近交系、亚系名称可用小写英文字母表示，如BALB/c、C57BR/cd等。

38当前第38页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制（四）重组近交系1．定义（1）重组近交系(recombinantinbredstrainRI）：由两个近交系杂合后，经连续20代以上兄妹交配育成的近交系。（2）重组同类系（recombinantcongenicstrainRC）：由两个近交系杂合后，子代与两个亲代近交系中的一个近交系进行数次回交（通常回交2次），再经无对特殊基因选择的近亲交配而育成的近交系。39当前第39页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制2．命名（1）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重组近交系用阿拉伯数字予以区分。如：由BALB/c与C57BL两个近交系杂育成的一组重组近交系，分别命名为CXB1、CXB2……

40当前第40页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制（2）重组同类系的命名

由两个亲代近交系的缩写名称中间加小写英文字母c命名，用其中做回交的亲代近交系（称受体近交系）在前，供体近交系在后。由相同双亲交配育成的一组重组同类系近交系用阿拉伯数字予以区分。如：CcS1，表示由以BALB/c(C)为亲代受体近交系，以STS(S)品系为供体近交系，经2代回交育成的编号为1的重组同类系。41当前第41页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制（五）同源突变近交系1．定义同源突变近交系(coisogenicinbredstrain)是两个近交系，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。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。42当前第42页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制（六）同源导入近交系1．定义

同源导入近交系（同类近交系）(congenicinbredstrain)通过杂交一互交系或回交等方式将一个基因导入到近交系中，由此形成的一个新的近交系与原来的近交系只是在一个很小的染色体片段上的基因不同。简称同源导入系（同类系）。

43当前第43页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制2．命名由以下三部分组成：（1）接受导入基因的近交系名称；（2）提供导入基因的近交系的缩写名称，并与前项之间用英文句号分开；（3）导入基因的符号（用英文斜体）与前项之间以字符分开。

如：B10．129-H-12b。表示该同源导入近交系的遗传背景为C57BL/10sn(=B10)，导入B10的基因为H-12b，基因提供者为本129/J近交系。44当前第44页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制（七）近交系的特征1．基因位点的纯合性2．遗传组成的同源性3．表型一致性4．长期遗传稳定性5．遗传特征的可分辨性6．遗传组成的独特性7．分布的广泛性8．背景资料的完整性45当前第45页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制（八）近交系的应用1．遗传组成和遗传性状一致，对实验反应一致，因此，只需用少量的动物，即可得到非常规律的实验结果。2．组织相容性抗原一致，异体移植不产生排斥反应，是组织细胞和肿瘤移植实验中最为理想的材料。3．明显的生物学特征，如先天畸形，高肿瘤发病率，对某些因子敏感和耐受等，这些特点在医学研究中是天然模型，非常重要。4．多个近交系同时使用不仅可分析不同遗传组成对某项实验的不同反应与影响，还可观察实验结果是否具有普遍意义。46当前第46页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制二、封闭群（一）概念封闭群（远交群）（Closedcolnyoroutbredstock）是以非近亲交配方式进行繁殖生产的实验动物种群，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。47当前第47页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制（二）命名封闭群由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，第一个字母须大写，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。如N：NIH表示由美国国立卫生研究院（N）保持的NIH封闭群小鼠。Lac：LACA表示由英国实验动物中心（Lac）保持的LACA封闭群小鼠。某些命名较早，又广为人知的封闭群动物，名称与上述规则不一致时，仍可沿用其原来的名称。如Wistar封闭群大鼠。48当前第48页\共有52页\编于星期四\22点第三章实验动物科学基本知识和技术第一节实验动物遗传学分类和质量控制（三）特征及应用1．封闭群动物的遗传组成具有很高的杂合性，因此在遗传学上可作为选择实验的基础群体，用于某些性状遗传的研究。封闭群具有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成，因此在人类遗传研究、药物筛选和毒