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常见问题

为什么要进行实验动物遗传质量控制

什么是实验动物

实验动物(laboratoryanimal),1988年经国务院批准、由国家科委发布的《实验动物管理条例》第二条规定的实验动物定义是:“经人工饲育,对其携带的微生物进行控制,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”。

为什么要进行实验动物遗传质量控制

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。

遗传控制的主要内容

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须环境,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”。

遗传控制的常用方法

从理论上讲,凡是由遗传决定的动物性状都可能成为遗传监测的指标。但是考虑到性状的稳定性以及监测方法的准确和方便,研究者逐渐建立了一些遗传监测的常规方法。因为每种方法只涉及到基因组内有限的一部分位点,所以需要几种方法同时使用,才能对品系的遗传组成有全面的了解。常用的方法有:

(1)统计学方法(监测生长发育、繁殖性状参数等):体重,体长,窝产仔数,离乳数等;

(2)免疫学方法(监测免疫标志):皮肤移植法,混合淋巴细胞培养法,肿瘤移植法,血清反应法等;

(3)生物化学方法(监测生化标记):通过电泳检测各种同工酶如酯酶、过氧化氢酶等生化标记;

(4)形态学方法(监测外形特征):毛色基因测试法,下颌骨测定法等;

(5)细胞遗传学方法(监测染色体带型):C带,G带;

(6)分子生物学方法(监测DNA):RFLP,STR,RAPD,SNP,DNA指纹等。

这些方法都是直接或间接检测动物体内某些基因的变化,但仅是其中很少一部分,不能反映遗传组成全貌,但由于检测内容不同,各种方法可以相互补充。我国自1994年发布第一个实验动物标准,其中国标GB14927规定了遗传检测的生化标记检测法和免疫标记检测法,这也是国际上常用的方法。虽然该标准在2001年进行了修订,只是对个别位点做了调整,2008年对生化标记法又增加了小鼠的肽酶、大鼠的血红蛋白和碱性磷酸酶,对免疫标记检测法增加了微量细胞毒检测方法,使遗传检测技术更加科学完善。

 


本文(翻译)撰写 中国医学科学院医学实验动物研究所 比较医学研究中心 刘杨

动物实验的申请和IACUC审批

一、动物实验申请和IACUC审批程序

1、研究者向IACUC递交申请表。

2、IACUC指定人员对申请表进行初审(一般3个工作日),必要时向研究者提出补充材料要求,研究者应在规定时间内(一般5个工作日)提交补充材料。

3、IACUC指定人员将通过初审的申请表发送给各委员进行审查,并在例会上审议投票决定是否同意。

4、常规项目可由主席指定人员审批签发。指定人员只能签发常规项目,只能签发同意审批件。有争议项目在例会上讨论审议,必要时可聘请顾问。审议完毕后由主席或指定人员签发,在指定工作日内(一般3个工作日)送达。审批表可按同意、小量修改后同意、修改后再审、不同意四个类别编排批准号,应阐述各种决定的说明。小量修改的方案在修改后递交给IACUC指定人员进行审批,修改后再审及不同意的方案须按程序重新递交申请。申请表一般一式三份,申请者、IACUC及机构负责人各保留一份。

二、方案评审要点

《指南》中规定了动物管理和使用方案评审的要点,这些要点分别是:

1、申请使用动物的理由和目的。

2、清晰简明地描述动物使用的程序,能很容易被所有IACUC成员理解。

3、使用较少侵害性的操作措施、其他动物种类、离体器官制品、细胞或组织培养物或计算机模拟等代用方法的可行性或适宜性。

4、阐明申请动物的种类和数量的理由;对申请的动物数量应尽可能按统计学方法阐述。

5、实验项目不必要的重复。

6、不标准的饲养和喂养要求。

7、所申请的操作程序对于动物福利的影响。

8、适当的镇静、镇痛和麻醉措施。

9、外科手术,包括多项手术操作的实施。

10、术后的护理和观察(包括术后治疗或术后动物评估测定)。

11、预期或选择的实验终点的描述和理由。

12、预先设想有关适时干预、从研究项目中撤换动物或剧痛或精神紧张而采取安乐术等的判断准则和处理方式。

13、动物安乐死或处置的方法,包括实验结束后对一些存活期比较长的动物的饲养管理规划。

14、实施程序的员工接受充分的培训,具备相关经验,了解自己的角色和职责。

15、危险物品的使用以及工作环境的安全。

三、IACUC审议中的特殊考虑

某些动物使用方案会涉及一些操作或方法,这些操作可引起动物产生无法减轻的疼痛、不适或其他动物福利相关的问题,这就需要IACUC审核时给予特殊考虑,在实验目的和可能引起的动物福利问题之间权衡利害。在方案设计和实际实验中,通过实行“3R”原则寻求优化的机会、考虑使用非动物的替代方案以及尽可能地减少动物使用,机构和课题负责人共同承担对于人道的管理和使用动物的义务。

1、实验和仁慈终点

2、非预期的结果

3、动物保定

4、多项活体外科手术操作

5、饮食和饮水的限制

6、非医用级别化学药品和物质的使用

 


文章转自:人民卫生出版社《实验动物学》第2版

为什么拿到手的动物体重和我当初订购的不一致?

在实验动物的运输过程中,由于恐惧与疼痛、饥渴、疲劳、通风不良、过度拥挤、长时间的旅程而得不到“安宁”等因素会引发动物发生应激反应。发生轻度的应激反应,动物可表现为体重下降、脱水及对疾病的抵抗力降低,严重时可影响动物的质量,甚至导致动物在运输途中衰竭死亡。

在运输的不同阶段,动物表现出的症状也不相同。初期动物在恐惧、疼痛、关禁、拥挤等应激因子的刺激下,表现不安、狂躁和敏感性增高,或畏缩、颤抖和咬包装盒(箱)等。经过一段时间逐渐适应后,动物安静下来、对环境表现出冷漠,对正常刺激不反应等。这时机体易受到疾病侵袭。如果再进一步的受到刺激可能引起体温升高、呼吸困难,出现消瘦和脱水状态,发生疾病甚至死亡。

实验室检测可以证明动物在经历了应激之后,可引起一系列的病理生理学变化。病理剖解可见肾上腺出血、胃肠粘膜出血、糜烂或溃疡。血液中肾上腺素和去甲肾上腺素浓度增加,淋巴细胞母细胞化抑制、自然杀伤细胞的细胞毒性功能降低等。在应激后期可导致肾上腺皮质功能衰竭。

防止动物应激的重要措施就是缩短运输时间,利用现代航空运输等手段将动物运输到目的地。其次,运输动物的笼具要有足够大的空间,较低的密度。允许动物舒适地站立、躺卧或转身,且能防止动物逃逸。成群动物的运愉应有让其自由活动的空间。长距离和长时间运输时,要注意防寒和降温措施。

另外在订购实验动物时,要考虑动物运输过程中体重的消耗,一般大小鼠经过运输体重消耗都在10%左右,如果运输时间长、路途远、包装密度大体重消耗可能达到15%左右;豚鼠在运输过程中体重的消耗为20%左右,也与运输的距离、时间长短、包装密度有直接关系。

 


 

实验研究中小鼠性别差异到底有多重要?
科学家一认为研究中同时使用雄性和雌性动物模型需要额外的工作量和成本,而且这些性别差异的结果是否在人类重现还没有清楚的结论。

凯瑟琳·加德纳(KathleenGardiner)是奥罗拉的科罗拉多大学医学院的神经科学家,她在研究唐氏三综合征型小鼠时发现,唐氏综合征雄性小鼠主要是在海马区出现蛋白紊乱,而雌性小鼠则小脑的病变更为严重。这种脑区病变的性别差异可能影响到不同性别在学习、记忆及神经行为学的表现。

加德纳认为小鼠性别差异不一定会对应人类性别的差异,但是在唐氏综合征的临床治疗研究中可能会有潜在的影响。由于基本病变的差异可能会对治疗药物的反应性也会有区别,也可能会对治疗有效性的评价产生影响。

在模式动物中性别的差异也越来越明显,小鼠的性别可以影响心血管健康、肝病以及癌症风险。这些性别相关的研究都出版在性别差异生物学(Biology of Sex Differences)一书中。

2014年,美国国立卫生研究院(NIH)主任弗朗西斯·柯林斯(Francis Collins)在临床前试验中提出了关于小鼠性别偏倚问题。几个月后,NIH发布了一项要求,即申请人在他们的工作中要使用雌雄两种性别的模式动物。并且对于研究中只使用一种性别,必须提供相关文献,前期数据或其他相关因素提供充分理由。

“过去许多科学家认为雄性和雌性之间的差异影响不大,”美国国立卫生研究院妇女健康研究办公室主任亚尼内·奥斯汀·克莱顿(Janine Austin Clayton)在一封写给科学家的电子邮件中提到。“对雄性动物和细胞的过度依赖,忽视性别效应及论文中性别特异性结论差异。”随后她补充说道:“现在我们了解的更多,性别确实很重要。”

达拉斯的德克萨斯西南医学中心微生物学副教授朱莉·法伊弗(Julie Pfeiffer)指出,雄性小鼠偏倚是一个问题,因为“重要的生物学效应可能被错过或误解”;法伊弗及其同事在2017年1月18日Journalof Virology”上发表了一项研究,结果表明特异性病毒在雄性小鼠中复制比在雌性小鼠好。她指出:“如果我们在实验中只使用雄性小鼠,就不会发现性激素会对柯萨奇病毒B3在肠道的复制产生的影响。”

当然除了不了解两性差异研究的意义外,研究人员不愿意使用两种性别的小鼠试验还有一是更重要的是成本问题。如果使用单一性别进行研究需要15只小鼠,但要使用两种性别就需要30只小鼠,成本翻了一倍。另一个因素就是雌性小鼠的发情周期问题,激素水平的变化会影响试验结果。虽然可以将雌性小鼠发情周期同步,但依旧会增加试验步骤,加大试验的不便和成本。

不过也有有科学家持不同意见,菲尔茨(Fields)接受科学家杂志(The Scientist)的采访时说道,他认为性别差异的研究非常重要,但又补充说道,我们不能强迫科学家做什么样的试验,采用两个性别的动物在试验研究中并不是必要的,会引入意想不到的变量,并且还要花掉双倍的工作和时间。

现在争论的焦点是因为性别差异增加实验动物的数量得到的研究成果是否会使人类临床试验更加可靠或者疾病能得到更好的治疗,但结论仍不明朗。

“我们知道性别对健康的影响不仅仅限于是生殖系统,”奥斯汀·克莱顿(Austin Clayton)说。 “例如,女性的心脏病更多地是小的冠状动脉病变,可能导致临床表现的差异,更加难以发现”。

法伊弗则认为即使研究使用雄性和雌性小鼠,也不会确保小鼠研究结果总会在人类有同样反应,小鼠研究是转化过程中至关重要的基础,但在试验中仅控制性别偏差不能解决所有转化中的问题。

但是无论做出那种选择都是要为临床试验的可靠性和疾病治疗选择做基础。

 

参考:Scientist,February 24, 2017

小鼠脱毛了怎么办?















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药物安全性评价|药效学|动物模型-北京九游J9中国生物技术有限公司主要从事药物临床前评价(药效学和安全评价)的服务,于2007年3月通过了中国食品药品监督管理局(SFDA)的GLP认证和国际AAALAC认证。 Keywords: 药物安全性评价 药效学 动物模型
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