徐 林, 張 云，梁 斌, 呂龍寶, 陳策實(shí), 陳勇彬, 周巨民, 姚永剛,*

1. 中國科學(xué)院和云南省動物模型與人類疾病機(jī)理重點(diǎn)實(shí)驗室，中國科學(xué)院昆明動物研究所 云南 昆明 650223；

2. 中國科學(xué)院昆明動物研究所，中國科學(xué)院靈長類研究中心, 云南 昆明 650223；

3. 中國科學(xué)院昆明動物研究所實(shí)驗動物中心, 云南 昆明 650223；

4. 中國科學(xué)院樹鼩繁殖基地, 云南 昆明 650223

1 前 言

1.1 動物模型和模式動物的概念

人體是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)?？茖W(xué)家利用簡單的原生動物到復(fù)雜的非人靈長類動物，為解析人體各種復(fù)雜的生物學(xué)問題和疾病機(jī)理進(jìn)行了長期不懈的努力。動物模型的概念即為利用動物創(chuàng)建模型去模擬人體各種復(fù)雜的生物學(xué)問題以及疾病特征和過程，進(jìn)而研究其基本規(guī)律和分子細(xì)胞機(jī)理。在動物模型的概念基礎(chǔ)上，逐漸形成了模式動物的概念。為了使動物模型實(shí)驗具有重復(fù)性、穩(wěn)定性、可比性，以及符合動物倫理等要求，建立遺傳背景清楚、穩(wěn)定，飼養(yǎng)繁殖環(huán)境條件符合法規(guī)的動物品系就成為必要條件，這就是模式動物的概念。利用模式動物創(chuàng)建的動物模型，能更好地研究人體各種復(fù)雜的生物學(xué)問題、疾病機(jī)理及治療手段 (Xu，2011)。

1.2 動物模型的重要性

盡管早期沒有成熟的模式動物，縱觀100多年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，仍可清晰地看到動物模型在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要地位。1901—2012年，共有 201位科學(xué)家獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/lau reates/index.html)，其中166位的科研成果來自于動物模型實(shí)驗，占諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的83%。特別是在過去的40年間 (1973—2012年)，94位獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的科學(xué)家中，僅 Barbara McClintock博士因植物遺傳學(xué)(轉(zhuǎn)座子理論)獲獎(1983年)，其他93位 (99%)科學(xué)家的獲獎均得益于動物模型實(shí)驗。這些重大生物醫(yī)學(xué)成果涉及的動物種類包括原生動物、線蟲、軟體動物、甲殼動物、果蠅、魚類、鳥類、兩棲類、爬行類、嚙齒類 (大、小鼠)、兔、豬、牛、羊、馬、以及非人靈長類等(圖1)。許多諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者使用多種動物，因為每種動物具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對解決特定問題具有特殊的優(yōu)勢。由于倫理及其他問題，如可控性和方便操作等，許多基于人類疾病機(jī)理解析和藥物研發(fā)的實(shí)驗只能依賴于動物模型的建立和研究 (Xu，2011)。

圖1 使用不同種類動物的諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎獲獎人數(shù)Figure 1 Number of Noble laureates and animal models used

1.3 動物模型的最佳策略

隨著基因組學(xué)、表觀基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等研究的迅猛發(fā)展，各種動物在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的地位正經(jīng)歷著劇變，研究者已經(jīng)逐漸清楚認(rèn)識利用不同動物模型回答人體各種重大生物問題和疾病機(jī)理的優(yōu)缺點(diǎn)。總的來說，低等動物的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗周期短、成本低及基因操作方便等；缺點(diǎn)是與人類的差異性較大。相反，高等動物如非人靈長類與人類的差異性小，研究結(jié)果很容易直接轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用；缺點(diǎn)是實(shí)驗周期長，成本高且基因操作困難等。

任何一種有機(jī)體即使是簡單的原生動物也是一個極其復(fù)雜的生命系統(tǒng)，而人類的生命系統(tǒng)尤其是大腦已經(jīng)演化成自然界最復(fù)雜的系統(tǒng)。然而，生命現(xiàn)象在分子細(xì)胞層次上卻仍然遵循著相似或相同的最基本規(guī)律。因此，如果想回答人體各種重大的生物學(xué)問題和疾病的分子細(xì)胞機(jī)理，使用低等動物顯然具有獨(dú)特優(yōu)勢；相反，如果想回答各種分子細(xì)胞機(jī)理是否在整體水平上表現(xiàn)類似于人類的生物學(xué)問題以及疾病特征和過程，則必須依賴高等動物。

值得特別關(guān)注的是，其他動物（如廣泛使用的嚙齒類）在分子細(xì)胞層次上能提供極大幫助，但研究人類特有的疾病以及智力和創(chuàng)造力，則使用非人靈長類動物在整體水平上具有不可替代的優(yōu)勢。因而，理解人體各種重大生物問題和疾病機(jī)理的最佳策略有兩個選擇：1)低等動物的分子細(xì)胞機(jī)理研究和高等非人靈長類動物的整體系統(tǒng)水平研究相結(jié)合；2)尋找新型動物模型，兼顧成本低、試驗周期短、分子和細(xì)胞操作方便并與人類進(jìn)化地位接近等各種生物學(xué)特性。前者已被許多諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者采用，而后者正在被科學(xué)家和生物醫(yī)藥領(lǐng)域采用，如樹鼩(Tupaia belangeri chinensis)即為后者最典型的動物。

樹鼩被認(rèn)為是靈長類最親密的近親，已有證據(jù)表明樹鼩非常適合用于研究人體的近視、心理應(yīng)激和肝炎等問題(Cao et al，2003；Wang et al，2012)。作為實(shí)驗動物，樹鼩在生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已被使用 30多年。本文重點(diǎn)歸納了國內(nèi)外，特別是近年來我國在樹鼩基礎(chǔ)生物學(xué)及疾病動物模型研制方面取得的進(jìn)展，分析和討論了該領(lǐng)域存在的困難和未來的研究方向。

2 樹鼩基礎(chǔ)生物學(xué)

2.1 樹鼩簡介

樹鼩屬攀鼩目(Scandentia)樹鼩科(Tupaiidae)。我國現(xiàn)生樹鼩被認(rèn)為有1屬1種6個亞種，即中緬樹鼩 (Tupaia belangeri) 1個種，6個亞種 (Peng et al，1991；Wang，1987)。云南是野生樹鼩分布的主要區(qū)域之一，擁有 3個亞種 (Wang，1987)。樹鼩體型小，與大鼠類似，在人工繁殖條件下無明顯繁殖季節(jié)，孕期短，生殖與發(fā)育周期短，出生后4～6個月就達(dá)到成年期，每胎2～6只。

中國科學(xué)院昆明動物研究所是國內(nèi)最早開展樹鼩研究的單位，早在 1991年就出版了國內(nèi)第一本也是目前僅有的一本《樹鼩生物學(xué)》。專著系統(tǒng)總結(jié)了樹鼩生物學(xué)特性，包括樹鼩分類與生態(tài)學(xué)、飼養(yǎng)與繁殖、寄生蟲學(xué)與病理學(xué)、解剖學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)和免疫學(xué)等 (Peng et al，1991)。該專著出版后，陸續(xù)也有學(xué)者發(fā)表了一些樹鼩生物學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如近期Ma et al (2011)研究比較了野生和人工繁育樹鼩的部分生理指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)在兩組動物中肌酸激酶、肌鈣蛋白 I、總膽汁酸、果糖胺及低密度脂蛋白膽固醇等生理生化指標(biāo)在性別間無顯著差異，而在野生和人工繁育個體中存在差異，且野生個體間差異較大。Wang et al (2013)研究了樹鼩體重、體溫、進(jìn)食量、尿量，以及血液中各種激素含量。Wu et al (2013)研究了992只樹鼩體重、空腹血糖、性別和年齡之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其空腹血糖隨體重增加而上升，且該相關(guān)性僅見于雄性個體。雌性樹鼩的體重、空腹血糖、腰圍隨年齡而增加。樹鼩體重、空腹血糖、性別和年齡之間的關(guān)系與其他非人靈長類和人類非常相似。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲得，進(jìn)一步豐富了我們對于樹鼩的認(rèn)識。

最近，昆明動物研究所組織了中緬樹鼩全基因組測定和解析工作，得到了高覆蓋度(79X)的基因組序列。通過基因組分析，發(fā)現(xiàn)樹鼩在神經(jīng)及免疫系統(tǒng)等方面與人類具有較為高度的同源性，在很多方面具有可用來替代獼猴等大型靈長類實(shí)驗動物的遺傳基礎(chǔ)，可能還適合于更多的免疫學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)及代謝等生物學(xué)問題和疾病機(jī)理研究(Fan et al，2012)。同時，比較基因組分析發(fā)現(xiàn)，樹鼩藥物代謝酶與人體接近，而獼猴則缺失一大家族的藥物代謝酶。Li RX et al (2012) 的研究表明，樹鼩的肝臟和肌肉組織蛋白組表達(dá)譜較嚙齒類動物大鼠和小鼠更接近于人類。這些樹鼩資源優(yōu)勢和研究積累，為進(jìn)一步發(fā)掘樹鼩資源，建立樹鼩實(shí)驗動物品系和模型奠定了極好的基礎(chǔ)。

2.2 樹鼩是靈長類近親

長期以來，樹鼩與靈長類的親緣關(guān)系一直存在爭論。盡管目前樹鼩的具體系統(tǒng)發(fā)育分類地位仍有爭議，但多數(shù)研究顯示其與靈長類具有最接近的親緣關(guān)系(Xu et al，2013)?；诓煌愋偷倪z傳學(xué)數(shù)據(jù)，得到的樹鼩與靈長類關(guān)系也不盡相同 (Xu et al，2013)。Adkins & Honeycutt (1991)通過線粒體細(xì)胞色素氧化酶II (COX II)將樹鼩與其他7個哺乳動物線粒體COX II序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育劃分，證實(shí)樹鼩是與靈長目動物最近緣的動物。Xu et al (2012)及Schmitz et al (2000)在構(gòu)建線粒體12個蛋白編碼基因的系統(tǒng)發(fā)育樹時，發(fā)現(xiàn)樹鼩與兔形目動物之間的關(guān)系更加密切，而皮翼目動物和靈長類動物組成姐妹群。在利用多個核基因序列構(gòu)樹時依然出現(xiàn)了這樣不一致的結(jié)果 (Xu et al，2013)。Jane?ka et al(2007) 根據(jù)21個靈長總目動物的基因組中罕見的外顯子插入缺失和長度約為14 kb的19個核基因拼接片段構(gòu)建的系統(tǒng)樹顯示樹鼩與靈長類的親緣關(guān)系更近。Lindblad-Toh et al (2011)利用美國Broad研究所公布的2X的樹鼩基因組數(shù)據(jù)重構(gòu)29個哺乳動物的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，樹鼩是其中最接近靈長類的動物。然而Hallstr?m & Janke (2010)利用3 000基因重構(gòu)系統(tǒng)發(fā)育樹卻顯示樹鼩與嚙齒總目的親緣關(guān)系更近?；谌旧w圖染數(shù)據(jù)分析的結(jié)果顯示樹鼩目與皮翼目形成姐妹群 (Nie et al，2008)。昆明動物所近期基于高質(zhì)量的中緬樹鼩的全基因組中 2 117個單拷貝基因重構(gòu)了樹鼩與14個哺乳類動物(其中包括6個靈長類物種)的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，顯示樹鼩與靈長類的親緣關(guān)系更近，解決了長久以來關(guān)于樹鼩進(jìn)化地位的爭議。在將樹鼩和嚙齒類的蛋白質(zhì)序列與人的同源基因進(jìn)行一對一比較時，發(fā)現(xiàn)人與樹鼩之間較人與嚙齒類之間擁有更高的蛋白質(zhì)相似度，進(jìn)一步說明樹鼩與靈長類親緣關(guān)系更近。同時發(fā)現(xiàn)樹鼩與靈長類在一些重要的神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)信號通路中擁有高度的同源性 (Fan et al，2012)。

2.3 樹鼩實(shí)驗動物化和品系的創(chuàng)制

由于受到資源的限制，國際上飼養(yǎng)、繁殖樹鼩的中心不多，僅有德國靈長類中心(Gottingen)、美國伯明翰阿拉巴馬大學(xué)、美國圣地亞哥野生動物園、墨西哥沃爾夫繁殖中心和歐洲靈長類中心(荷蘭)等，遠(yuǎn)少于靈長類飼養(yǎng)繁殖中心。國際大多數(shù)文獻(xiàn)中使用的樹鼩來自德國靈長類中心。國內(nèi)大多數(shù)文獻(xiàn)和國際部分文獻(xiàn)中使用的樹鼩來自中國科學(xué)院昆明動物所實(shí)驗動物中心。

我國從上世紀(jì) 70—80年代開展樹鼩人工馴養(yǎng)繁殖及相關(guān)研究，研究力量主要集中在昆明，如中國科學(xué)院昆明動物研究所、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所、昆明醫(yī)科大學(xué)及云南省地方病防治研究所等科研院校 (Shen et al，2011)。昆明動物研究所是我國開展樹鼩人工馴養(yǎng)繁殖最早的單位，通過對樹鼩飼養(yǎng)環(huán)境及設(shè)施、微生物、寄生蟲和配合飼料等的不斷探索改進(jìn)，已形成規(guī)范的飼養(yǎng)管理體系，繁育技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)了樹鼩的標(biāo)準(zhǔn)化人工馴養(yǎng)繁育，并于2012年10月通過樹鼩生產(chǎn)和使用許可證認(rèn)證，成為全國首家獲得樹鼩生產(chǎn)許可證的單位，意味著樹鼩將更容易被推廣至全國乃至世界。目前昆明動物研究所穩(wěn)定的樹鼩飼養(yǎng)繁殖種群～3000頭，每年為國內(nèi)外幾十家單位提供實(shí)驗樹鼩～1000頭；人工飼養(yǎng)的封閉群樹鼩已經(jīng)達(dá)到子6代；“十二五”末預(yù)期繁殖飼養(yǎng)規(guī)模達(dá)到4 000～5 000頭，并育成近交系第5代。昆明醫(yī)科大學(xué)、廣西醫(yī)科大學(xué)、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所等多家單位也開展了樹鼩的馴養(yǎng)繁殖工作(Shen et al，2011)，并取得了不少成功經(jīng)驗。2010年，由昆明醫(yī)學(xué)院調(diào)研和編制，云南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布《實(shí)驗樹鼩云南省地方標(biāo)準(zhǔn)》——《實(shí)驗樹鼩(DB53/T 328.1-328.5—2010)》，形成了實(shí)驗動物樹鼩的云南省地方標(biāo)準(zhǔn)。

然而，目前研究中使用的樹鼩大多來自野外或馴化后代，它們的年齡和遺傳背景很不清楚，且個體差異較大，這使得利用樹鼩進(jìn)行疾病機(jī)理研究和新藥創(chuàng)制困難重重。因此，創(chuàng)建遺傳背景清晰、穩(wěn)定的樹鼩品系尤為重要。建立樹鼩近交系是一項長期且艱巨的任務(wù)，目前國內(nèi)外還未能培育出樹鼩的近交系。昆明動物研究所目前已就這一難題組織了專門的團(tuán)隊進(jìn)行攻關(guān)，已經(jīng)建立了200多個家系的近交繁殖群體，獲得了兄弟姐妹近交 F2代樹鼩。同時，為了更好地評估樹鼩資源，我們在前期還對來自昆明郊區(qū)的樹鼩群體進(jìn)行了mtDNA遺傳多樣性評估，發(fā)現(xiàn)該樹鼩群體具有較高的遺傳多樣性(Chen et al，2011)。為配合樹鼩近交系建立和評估工作，我們設(shè)計了一套可用于樹鼩個體識別和親權(quán)鑒定分析的微衛(wèi)星標(biāo)記。采用該標(biāo)記，可達(dá)到＞99.99999998%的個體區(qū)分識別能力。通過分析117只采自于云南省昆明周邊的樹鼩群體這套 12個微衛(wèi)星座位的多態(tài)性，顯示了較高的期望雜合度(0.616)，進(jìn)一步支持我們 mtDNA分析揭示的樹鼩群體高度多態(tài)性(Liu & Yao，2013)。

3 樹鼩動物模型研究現(xiàn)狀

樹鼩作為靈長類動物的近親，在生理解剖、神經(jīng)發(fā)育、病毒感染特性及心理應(yīng)激模式等方面與靈長類甚至人類之間存在高度的相似性。在神經(jīng)系統(tǒng)方面，樹鼩的四爪對趾使其能夠單爪抓握東西，說明其神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育良好；人類前額葉高度發(fā)育，樹鼩與靈長類的大腦前額葉已經(jīng)發(fā)育，而大、小鼠等的大腦前額葉幾乎沒有發(fā)育；樹鼩的大腦/體重比甚至高于人類 (Peng et al，1991)。樹鼩神經(jīng)系統(tǒng)的這些發(fā)育特點(diǎn)，無疑為采用樹鼩作為人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病的動物模型提供了堅實(shí)基礎(chǔ)。同時，樹鼩體表面積與人體60 kg的換算比例為5.1，大鼠為7，而小鼠則高達(dá)141引自王慶國, 屈會化, 趙琰, 吳婷婷, 李翼飛, 戴進(jìn), 胡麗娜. 2012. 樹鼩模型在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用. 第一屆靈長類動物模型學(xué)術(shù)論壇會議摘要集,云南, 昆明：p49.，提示相對于大鼠、小鼠，樹鼩可更好地應(yīng)用于藥物研究。另外，樹鼩的許多病毒感染特性與人類相似，報道顯示樹鼩能感染人類甲肝、乙肝、丙肝、輪狀、皰疹、腺、棒狀及副粘等病毒(Han et al, 2011；Li et al，2011；Peng et al，1991；Wang et al, 2011)。

3.1 感染性疾病樹鼩模型

3.1.1 病毒性肝炎模型

除人類之外，目前能自然感染人乙型、丙型肝炎病毒的只有黑猩猩。但是因其資源匱乏、再加上經(jīng)濟(jì)和道德倫理上的問題阻礙了黑猩猩模型的發(fā)展。將肝炎病毒基因?qū)胄∈髢?nèi)的轉(zhuǎn)基因模型不能模擬病毒感染的過程。而人肝細(xì)胞嵌合小鼠(human hepatocyte chimeric mice)雖經(jīng)證實(shí)能感染人乙型、丙型肝炎病毒，但無法用于研究肝炎病毒感染的炎癥和免疫反應(yīng)以及感染后期癥狀(如肝炎病毒感染引起的肝癌)(Chayama et al，2011)。

甲型肝炎(hepatitis A virus, HAV)模型 Zhan et al (1981)首次報道了利用樹鼩作為動物模型，用甲肝病毒陽性病人的新鮮大便濾液感染動物，證明人的甲型肝炎病毒可以在樹鼩體內(nèi)繁殖，但是否引起樹鼩肝病變尚無明確研究。

乙型肝炎(hepatitis B virus, HBV)模型 乙肝病毒是一種 DNA病毒，屬嗜肝 DNA病毒科(hepadnaviridae)。Pang et al (1981)報道了“乙型肝炎病毒感染樹鼩的實(shí)驗研究”。隨后，廣西腫瘤防治研究所Su et al (1986)用分子雜交、電鏡、血清免疫學(xué)和免疫組化等技術(shù)，證實(shí)樹鼩能夠感染人的HBV病毒。后來廣西醫(yī)科大學(xué)腫瘤防治研究所Yan et al(1984)用人血來源的HBV感染樹鼩，確定10只動物中有7只感染。這些工作表明除人類、黑猩猩以外，樹鼩能感染人HBV，且具有成本低、實(shí)驗操作方便、不受動物倫理嚴(yán)格限制等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。Walter et al (1996)通過體內(nèi)外實(shí)驗，進(jìn)一步證實(shí)樹鼩可以作為人HBV感染的研究模型。值得注意的是，Walter et al (1996)報道的樹鼩新生期接種人HBV，結(jié)果類似于人的急性自限性肝炎，而樹鼩成年期接種則表現(xiàn)為一過性感染。Liang et al (2006)用幼年和圍生期的樹鼩感染人HBV，揭示可以提高感染效率。

雖然國內(nèi)外研究樹鼩 HBV感染已經(jīng)有 20多年，但樹鼩體內(nèi)感染能否長期持續(xù)仍存爭議(Li et al，2011)。Yang et al (2009)用新生樹鼩感染人 HBV，證實(shí)病毒能在動物體內(nèi)長期存在并穩(wěn)定復(fù)制。瑞士的Walter et al (1996)報道的樹鼩體外感染人HBV的研究，促進(jìn)了HBV感染機(jī)理的研究。德國的Glebe et al (2003)發(fā)現(xiàn)人HBV的Pre-S1抗原在感染樹鼩肝細(xì)胞中起重要作用。最近，北京生命科學(xué)研究所Yan et al (2012)根據(jù)已經(jīng)報道的HBV結(jié)合受體的肽段Pre-S1設(shè)計探針，借鑒Walter et al (1996)報道的樹鼩肝細(xì)胞體外培養(yǎng)方法，以樹鼩原代肝細(xì)胞(primary Tupaia hepatocytes, PTH)為材料，找到了乙肝病毒和丁肝病毒的共用受體——鈉離子-?；悄懰峁厕D(zhuǎn)運(yùn)多肽。這一發(fā)現(xiàn)將有力推動有效治療乙肝藥物的研究和解析乙肝病毒感染機(jī)理。

丙型肝炎(hepatitis C virus, HCV)模型 丙型肝炎的動物模型主要有黑猩猩、猴類、人工改造的小鼠和樹鼩 (Li et al，2011)。Wang et al (1997)和Liu et al (1998)用HCV陽性血清感染樹鼩，結(jié)果動物出現(xiàn)不同程度的肝炎癥狀。Xie et al (1998)用HCV感染射線處理后的樹鼩，發(fā)現(xiàn)輻射后的樹鼩對HCV更易感。Amako et al (2010)進(jìn)行了長達(dá)3年的HCV感染樹鼩研究，進(jìn)一步證實(shí)了樹鼩可以作為HCV感染的動物模型。雖然已經(jīng)證明樹鼩對HCV易感，但目前缺乏樹鼩試驗動物的標(biāo)準(zhǔn)品系，對實(shí)驗數(shù)據(jù)的可重復(fù)性及可信度提出了挑戰(zhàn)，因此，大部分科學(xué)家仍然傾向于使用改造過的傳統(tǒng)實(shí)驗動物(如小鼠)。正如美國學(xué)者Robert Lanford 所表示，“如果研發(fā)花費(fèi)數(shù)百萬美元的藥物進(jìn)入臨床前的最后試驗階段，我們需要尋找一個可以重復(fù)的模型”(Dolgin，2011)。

丁型肝炎(hepatitis D virus, HDV)模型 丁肝病毒的復(fù)制必需依靠乙肝病毒的輔助，因此丁肝病毒感染模型必須以乙肝病毒感染為基礎(chǔ)(Chen et al，2008)。Li et al (1995)建立了樹鼩丁型肝炎/乙型肝炎感染模型，并證實(shí)樹鼩的病理變化與黑猩猩的感染類似，提示樹鼩可以建立 HDV感染的動物模型。

就目前的研究資料看，除人和黑猩猩外，樹鼩是經(jīng)證實(shí)能感染人乙、丙型肝炎病毒的小型哺乳類動物，其他動物模型，如嚙齒類動物和禽類動物病毒性肝炎模型的不足都可以通過樹鼩模型來解決。因此，樹鼩作為肝炎病毒感染的動物模型具有獨(dú)特的優(yōu)勢和不可替代的價值。

3.1.2 耐藥細(xì)菌感染和敗血癥模型

自抗生素發(fā)明以來，大量耐藥菌株的出現(xiàn)使人類又面臨新的挑戰(zhàn)。感染是目前醫(yī)院住院病人死亡的主要原因之一。美國敗血癥感染～75萬/年，死亡22.5萬(Hotchkiss & Karl，2003)。良好的細(xì)菌感染模型能夠提供有效的研究途徑。目前人們主要用嚙齒類動物，如大鼠、小鼠建立細(xì)菌感染的動物模型，但由于種屬差異，在細(xì)菌感染發(fā)病進(jìn)程、機(jī)制及藥物藥效學(xué)和毒理學(xué)方面與人臨床存在較大差異。如人敗血癥是由感染引起的全身性炎癥反應(yīng)(Goldstein et al，2005)，而傳統(tǒng)的敗血癥動物模型(如嚙齒類)則表現(xiàn)在對內(nèi)毒素反應(yīng)的敏感程度和細(xì)胞因子的動態(tài)水平等方面(Dyson & Singer，2009)。Li SA et al (2012)報道了樹鼩金黃色葡萄球菌皮膚燙傷感染模型和綠膿桿菌滌綸補(bǔ)片包埋感染模型，表明樹鼩能夠構(gòu)建細(xì)菌感染模型和評價抗菌藥物。而他們用細(xì)菌脂多糖(LPS)建立的樹鼩敗血癥模型表明，樹鼩對LPS的反應(yīng)跟小鼠有較大差異，而與人更為接近，提示樹鼩有望成為更好的敗血癥模型2引自Li SA, Liu J, Zhang Y. 2012. Tree shrew, a potential experimental animal for sepsis model. 第一屆靈長類動物模型學(xué)術(shù)論壇會議摘要集. 云南, 昆明：p30.。作為低等靈長類，樹鼩有望替代嚙齒類更好地模擬人敗血癥的發(fā)生和病理進(jìn)程以及藥物藥效和毒理反應(yīng)等，值得進(jìn)一步深入研究。

3.2 精神和神經(jīng)疾病模型

3.2.1 心理應(yīng)激和抑郁癥動物模型

有機(jī)體對傷害性事件的適應(yīng)性反應(yīng)稱為應(yīng)激。應(yīng)激是臨床醫(yī)學(xué)中涉及的一個普遍生物學(xué)問題，可導(dǎo)致或惡化一系列人類重大疾病。研究顯示，樹鼩是對心理應(yīng)激最敏感的動物。束縛應(yīng)激導(dǎo)致樹鼩皮質(zhì)醇增高，是非人靈長類和人類的獨(dú)有特點(diǎn)，而嚙齒類動物的應(yīng)激反應(yīng)則為皮質(zhì)酮增高(Collins et al，1984)。Fuchs et al (1990)報道社會競爭失敗導(dǎo)致樹鼩尿液的褪黑素大幅度增高，可能與海馬糖皮質(zhì)激素受體減少有關(guān)，導(dǎo)致應(yīng)激反應(yīng)長時間持續(xù)(J?hren et al，1994)。慢性社會競爭失敗的樹鼩由于皮質(zhì)醇持續(xù)增高，導(dǎo)致海馬CA3區(qū)神經(jīng)細(xì)胞出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象，這與人類抑郁癥患者的海馬萎縮現(xiàn)象高度一致(Magari?os et al，1996)。成年神經(jīng)細(xì)胞新生是20世紀(jì)末最重要的神經(jīng)科學(xué)進(jìn)展之一，Gould et al(1997) 利用樹鼩證明了心理應(yīng)激能通過NMDA受體影響成年海馬神經(jīng)細(xì)胞新生。

由于心理應(yīng)激是抑郁癥的主要誘因之一，利用樹鼩創(chuàng)建應(yīng)激病因?qū)W的抑郁癥模型就有可能模擬人類抑郁癥的一些重要特征，而在其他動物 (如嚙齒類)中卻難以做到，因為樹鼩、猴子和人類應(yīng)激系統(tǒng)的最基本激素均為皮質(zhì)醇，而嚙齒類則為皮質(zhì)酮。Wang et al (2012)詳細(xì)分析了樹鼩作為抑郁癥動物模型的潛在優(yōu)勢，即除了腦生理結(jié)構(gòu)和競爭失敗后的反應(yīng)與人相似外，其晝行習(xí)性可以彌補(bǔ)嚙齒類動物夜行習(xí)性的不足。利用樹鼩進(jìn)行打斗，建立社會競爭失敗的抑郁癥模型，打斗失敗樹鼩表現(xiàn)出和人相似的抑郁癥狀(Wang et al，2011)。Meng et al3引自孟肖路, 朱寧, 隋南, 祁可可. 2012. 新型樹鼩社會挫敗模型的建立. 第一屆靈長類動物模型學(xué)術(shù)論壇會議摘要集, 云南，昆明： p38.以糖水偏愛和糖水操作式條件反射方法，建立了反應(yīng)快感缺失和動機(jī)缺乏的抑郁癥樹鼩模型。德國Fuchs & Flugge (2002)詳細(xì)研究了打斗挫敗樹鼩的生理、腦功能和行為表現(xiàn)，證明挫敗樹鼩的行為和內(nèi)分泌癥狀與抑郁癥患者相似，并且可以通過藥物治療進(jìn)行改善，認(rèn)為樹鼩是研究抑郁的適合模型(Lucassen et al，2004)。值得注意的是，應(yīng)激導(dǎo)致的樹鼩神經(jīng)肽Y的改變與靈長類相似，與嚙齒類則完全相反(Zambello et al，2010)。因此，應(yīng)激病因?qū)W的抑郁癥樹鼩模型，可能是模擬人類抑郁癥的理想模型之一，已經(jīng)得到了領(lǐng)域同行的認(rèn)可(Fuchs，2005;Vollmayr et al，2007)。3.2.2 樹鼩近視模型

目前近視研究主要是利用雞、猴子和樹鼩建立動物模型。雞的近視模型最大問題是其親緣關(guān)系和人相對較遠(yuǎn)，眼睛生理結(jié)構(gòu)與和人有很多不同。雖然猴子與人在眼睛大小和結(jié)構(gòu)上最接近，但是它們的實(shí)驗成本高、周期長，而且很難區(qū)分長時間形覺剝奪(visual form deprivation)造成的實(shí)驗性近視眼是干預(yù)的結(jié)果，還是由于從視網(wǎng)膜傳遞信號到鞏膜引起的。樹鼩實(shí)驗成本低、周期短，且其眼睛發(fā)育過程與人相似。在形覺剝奪實(shí)驗中能精確地控制視覺環(huán)境，得到穩(wěn)定的結(jié)果。可以通過化學(xué)物質(zhì)(如β-APN 或者 DPA)誘導(dǎo) (Norton，1999)，或形覺剝奪來建立樹鼩近視模型(McBrien & Norton，1994；Norton，1999)。動物模型能夠方便我們研究近視產(chǎn)生的機(jī)理、探索預(yù)防和治療措施。McBrien et al(2012)的研究表明，短時間戴凸鏡或許可以在一定程度上矯正近視。通過對轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平的研究 (Frost & Norton，2012；Siegwart & Norton，2002)，可更深入地了解近視的機(jī)制。由此可見，樹鼩在近視模型中占有重要地位，已成為國際公認(rèn)的近視動物模型。

3.2.3 樹鼩老年癡呆模型

Pawlik et al (1999)就報道了老年樹鼩存在類似于人類老年癡呆癥病理樣的老年斑，最近Yamashita(2012) 的報道支持了獼猴和樹鼩均有這種人類老年癡呆癥病理樣的老年斑。另外，通過對樹鼩基因組的分析，發(fā)現(xiàn)人類與老年癡呆癥有關(guān)的基因和樹鼩中的直系基因具有較高的同源度(Fan et al，2012)。顯然，樹鼩有可能是創(chuàng)建人類老年癡呆癥模型的另一理想動物。

第五，數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)功能。該項功能主要包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入與轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)儲與恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫的重組功能與監(jiān)控、分析功能。

3.3 代謝性疾病模型

Schwaier (1979)報道了高膽固醇飲食可誘發(fā)樹鼩生成膽結(jié)石，是膽結(jié)石研究合適、方便的模型。

鏈脲佐菌素(streptozotocin, STZ)是鏈球菌產(chǎn)生的天然化合物，對哺乳動物的胰島B細(xì)胞有特異毒性，被廣泛用于誘導(dǎo)1型和2型糖尿病。Ishiko et al(1997)和 Xian et al (2000)初步報道利用不同濃度的STZ可以誘導(dǎo)樹鼩患糖尿病。人類2型糖尿病患者和非人靈長類 2 型糖尿病動物的胰腺具有胰島細(xì)胞淀粉樣沉積，Wagner et al (2001)證實(shí)STZ 誘導(dǎo)的糖尿病食蟹猴并沒有淀粉樣沉積癥狀，但Xian et al (2000)用STZ誘導(dǎo)的糖尿病樹鼩淀粉染色呈陽性, 是否是胰島細(xì)胞淀粉樣沉積需要進(jìn)一步證實(shí)。

Wu et al (2012) 開展了樹鼩糖尿病的動物模型研究，多次小劑量STZ (60～80 mg/kg) 能夠?qū)е聵潼毺悄虿　Ｗ⑸銼TZ后，成模樹鼩出現(xiàn)明顯的多飲、多食和多尿癥狀；持續(xù)高血糖、尿糖；糖耐受明顯受損，且出現(xiàn)明顯糖脂代謝紊亂；腎功能顯著受損；未出現(xiàn)糖尿病乳酸中毒和高血糖高滲等并發(fā)癥。

Zhang et al4引自：Zhang L, Wu X, Chang Q, Li Y, Liao S, Liang B. 2012. The establishment of tree shrew model of non-alcoholic fatty liver disease. 第一屆靈長類動物模型學(xué)術(shù)論壇會議摘要集. 云南, 昆明: p65.開展了樹鼩非酒精性脂肪肝模型的研究，高脂、高糖、高膽固醇食物能夠誘導(dǎo)樹鼩脂肪肝，病癥與人非酒精性脂肪肝類似，具有成模率高、可模擬人疾病進(jìn)程的特點(diǎn)，值得進(jìn)一步深入研究。

Li & Zhang (1999)用樹鼩開展腦缺血疾病研究，已成功建立了光誘導(dǎo)樹鼩腦缺血模型。由于樹鼩顱骨很薄，可通過光照射進(jìn)行誘導(dǎo)，使大腦血管形成血栓，造成大腦缺血；加上其大腦發(fā)達(dá)，與靈長類接近，且經(jīng)濟(jì)、容易飼養(yǎng)，被認(rèn)為是研究腦血管疾病機(jī)制的理想動物。

3.4 癌癥模型

樹鼩是比較理想的腫瘤模型。首先，多個報道顯示樹鼩自發(fā)各種腫瘤。Elliot et al (1966)報道了第一例樹鼩自發(fā)乳腺癌模型，隨后幾種其他自發(fā)腫瘤如肝癌(Hofmann et al，1981)、淋巴瘤 (Brack，1998)和肺癌(Brack et al，1996)等也被報道。Xia et al(2012)鑒定了一例自發(fā)性乳腺腫瘤，該腫瘤與人導(dǎo)管乳頭狀瘤很接近，提示樹鼩可以用于建立乳腺腫瘤模型。其次，樹鼩可以誘發(fā)各種癌癥。Reddy et al(1976)用黃曲霉毒素誘導(dǎo)樹鼩肝癌獲得成功。Yan et al (1996)組合乙肝病毒感染和黃曲霉毒素在 52.9%的樹鼩中成功誘發(fā)肝癌，在樹鼩肝癌中檢測到 p53抑癌基因突變(Park et al，2000)以及癌基因Ras表達(dá)上調(diào) (Su et al，2004)。蛋白質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)了大量表達(dá)畸變的蛋白(Li et al，2008)。該團(tuán)隊的研究發(fā)現(xiàn)Oltipraz可以減少黃曲霉毒素誘發(fā)樹鼩產(chǎn)生肝癌(Li et al，2000)。此外，樹鼩還可以誘導(dǎo)肺癌和乳腺癌。Rao & Reddy (1980)報道用致癌劑DHPN可以誘導(dǎo)樹鼩在65～102周生成肺癌。中科院昆明動物所陳策實(shí)在 2012年云南昆明第一屆靈長類動物模型學(xué)術(shù)論壇上，介紹了用致癌劑 DMBA組合孕激素以及慢病毒導(dǎo)入癌基因的方法可以建立樹鼩乳腺腫瘤。

因為腫瘤發(fā)生和生理生化有關(guān)，樹鼩癌癥模型相對小鼠模型具有諸多優(yōu)勢。例如小鼠誘導(dǎo)的乳腺癌模型一般為雌激素受體ER陰性，而60%～70%的人乳腺癌患者為ER陽性，同時，小鼠乳腺癌和人病理組織形態(tài)差異較大。另外，小鼠的乳腺癌轉(zhuǎn)移多為肺部轉(zhuǎn)移，而在乳腺癌患者中腫瘤細(xì)胞常經(jīng)局部淋巴管轉(zhuǎn)移至淋巴結(jié)然后多發(fā)生骨、腦等部位轉(zhuǎn)移，這可能是由于小鼠和人的歸巢機(jī)制有較大差異。此外，已知端粒在癌癥發(fā)生發(fā)展過程中扮演著很重要的角色。小鼠細(xì)胞染色體端粒較長(40～60 kb)，而人染色體端粒較短(10 kb)，因此，小鼠細(xì)胞易于永生化和轉(zhuǎn)化。由于和人更加類似的進(jìn)化地位，樹鼩乳腺癌模型較小鼠模型在生理和病理方面更加接近人乳腺癌。

此外，免疫系統(tǒng)在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮著重要作用，免疫細(xì)胞一方面清除腫瘤細(xì)胞，另一方面被腫瘤細(xì)胞利用促進(jìn)生長和轉(zhuǎn)移。多種腫瘤，如肝癌、宮頸癌、鼻咽癌等均與病毒和細(xì)菌感染相關(guān)。而免疫系統(tǒng)在不同物種間的差異很大，樹鼩的免疫系統(tǒng)與人更加接近 (Fan et al，2012)，在評價涉及免疫系統(tǒng)的抗腫瘤藥物如單克隆抗體、疫苗和促進(jìn)機(jī)體免疫力的治療方法等研究領(lǐng)域更具優(yōu)勢。

雖然樹鼩在創(chuàng)制癌癥模型方面相對小鼠更具優(yōu)勢，但是目前還需要完善樹鼩相關(guān)的基礎(chǔ)研究，全面了解樹鼩與人和鼠的各種組織尤其是神經(jīng)和免疫系統(tǒng)的異同，為創(chuàng)建與人發(fā)病機(jī)理更加類似的樹鼩癌癥模型奠定基礎(chǔ)。

4 現(xiàn)存問題和未來展望

迄今為止，還沒有一種國際上廣泛使用的動物模型由我國科學(xué)家創(chuàng)建。近年來，樹鼩作為一種新型實(shí)驗動物，正日益受到國內(nèi)外的關(guān)注。中國科學(xué)院昆明動物研究所于 2012年 12月在昆明主辦了“第一屆靈長類動物模型學(xué)術(shù)論壇”研討會，會議摘要的一半是關(guān)于樹鼩研究的。用樹鼩原代肝細(xì)胞找到乙肝和丁肝病毒受體的科學(xué)突破(Yan et al，2012)，也極大地激勵著我們?nèi)ヌ剿鳂潼毮Ｐ偷奈锓N優(yōu)勢。

通過昆明動物所近期對樹鼩全基因組、轉(zhuǎn)錄組(Fan et al，2012)及蛋白組(Li RX et al，2012)的解析，我們了解到樹鼩與靈長類的遺傳特征接近，這為我們了解樹鼩生物學(xué)特性，發(fā)掘其用于疾病模型創(chuàng)制、疾病機(jī)理解析和新藥創(chuàng)制，以及回答一些重大科學(xué)問題提供了扎實(shí)的科學(xué)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有文獻(xiàn)報道了相當(dāng)多的樹鼩基礎(chǔ)生物學(xué)數(shù)據(jù)，但是一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如樹鼩腦組織精細(xì)解剖圖譜分析等依然缺乏。而且，相對于其他成熟的實(shí)驗動物，現(xiàn)有的樹鼩基礎(chǔ)生物學(xué)數(shù)據(jù)和專有檢測試劑遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而傳統(tǒng)的實(shí)驗動物如小鼠則存在有大量共享的網(wǎng)上生物信息資源及商業(yè)化的蛋白抗體等。這種信息匱乏的情況制約著今后在分子水平上研發(fā)人類疾病的樹鼩動物模型，國內(nèi)外對于樹鼩研究的重視程度和產(chǎn)出有待大幅提高(圖2)。我們需要系統(tǒng)地了解樹鼩基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、神經(jīng)系統(tǒng) (腦功能)重、代謝系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)分子基礎(chǔ)、基因和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能信息及生物學(xué)行為等信息。

圖2 采用“tree shrews”在PubMed數(shù)據(jù)庫中檢索的文獻(xiàn)數(shù)Figure 2 Number of publications retrieved by key word “tree shrews” through PubMed on Nov. 25, 2012 (1112 publications)

實(shí)驗動物飼養(yǎng)和繁殖條件的標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化、以及檢測方法與技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化都是規(guī)?；瘧?yīng)用實(shí)驗動物進(jìn)行人類疾病研究和新藥研發(fā)的基本必要條件。雖然樹鼩已被較多地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)生物學(xué)基礎(chǔ)研究中，也有一些積累和發(fā)現(xiàn)，但迄今為止，我們?nèi)匀蝗狈z傳背景清晰、遺傳成分穩(wěn)定的種群或品系，這使得現(xiàn)有研究工作在深度及廣度方面均存在缺陷，有待進(jìn)一步提升。建立樹鼩純品系和相關(guān)封閉繁殖群，盡早完成其實(shí)驗動物的模式化和標(biāo)準(zhǔn)化，并在全國乃至全世界予以推廣，是目前我們迫切需要解決的一個重大問題。與此同時，需要深入闡述樹鼩模型在哪些重大生物學(xué)問題和人類疾病研究中具有不可替代的優(yōu)勢，最終實(shí)現(xiàn)“中國制造”的樹鼩品系和模型。這些工作的開展和最終完成，將徹底解決樹鼩在疾病機(jī)理研究和新藥研發(fā)中廣泛應(yīng)用的瓶頸。毫無疑問，這是一個需要長時間積累、延續(xù)和不斷大量投入的系統(tǒng)工作。

致謝：非常感謝中國科學(xué)院昆明動物研究所王霜女士在文稿的整理中給予的巨大幫助！同時感謝鄭永唐研究員、賴仞研究員、趙旭東研究員和張華堂研究員對本文的支持和關(guān)注。由于篇幅和寫作時間的局限，我們對于樹 鼩 研究工作的介紹不能作到面面俱到，對于文中未能引用的文獻(xiàn)，在此向原作者致歉。

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