姜穎姍

摘 要：近幾年來(lái)我國(guó)的科技水平快速提升，基因工程獲得了迅猛發(fā)展，使轉(zhuǎn)基因小鼠動(dòng)物模型從生物整體上研究基因組的目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)，并將其應(yīng)用在更加廣泛的領(lǐng)域中。在研究過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)基因小鼠的基因序列與人類(lèi)基因組高度同源，需要將與疾病相關(guān)的基因進(jìn)行插入，使轉(zhuǎn)基因小鼠模型對(duì)人類(lèi)疾病分子機(jī)制提供有效的反應(yīng)。傳統(tǒng)的基因技術(shù)會(huì)受到技術(shù)方面的局限，因此使用轉(zhuǎn)基因小鼠可以利用靶向轉(zhuǎn)基因、快速定點(diǎn)轉(zhuǎn)基因技術(shù)增強(qiáng)生命科學(xué)的研究水平。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因小鼠；生命科學(xué)；研究進(jìn)展；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

前言：使用動(dòng)物模型的方式對(duì)生命科學(xué)進(jìn)行研究是有效的研究方法，在加入轉(zhuǎn)基因技術(shù)之后，可大幅增強(qiáng)生命科學(xué)的研究水平，并成為新興、高效的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀；蚪M的相關(guān)分析數(shù)據(jù)表明，小鼠與人類(lèi)的基因組高度同源，可達(dá)到95%的相似度，尤其對(duì)環(huán)境與藥物的代謝改變極為相同。

一、轉(zhuǎn)基因小鼠在生命科學(xué)研究中發(fā)揮的作用

據(jù)相關(guān)基因組分析數(shù)據(jù)顯示，轉(zhuǎn)基因小鼠與人類(lèi)的基因組高度同源，基因的相似程度高達(dá)95%，無(wú)論是發(fā)育過(guò)程還是生理生化反應(yīng)都與人類(lèi)基本相同，轉(zhuǎn)基因小鼠對(duì)環(huán)境與藥物的代謝改變也極為相似[1]。轉(zhuǎn)基因小鼠是利用生物學(xué)方法將外源基因進(jìn)行整合，加入到受體動(dòng)物基因組中，外源基因伴隨著細(xì)胞的分裂不斷增殖，還會(huì)對(duì)后代進(jìn)行遺傳，使轉(zhuǎn)基因小鼠表達(dá)出更準(zhǔn)確的特殊功能或特殊形態(tài)。因此人類(lèi)在對(duì)疾病相關(guān)動(dòng)物模型進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，經(jīng)常會(huì)選擇轉(zhuǎn)基因小鼠開(kāi)展相關(guān)研究。目前在國(guó)內(nèi)外的轉(zhuǎn)基因小鼠制備已經(jīng)構(gòu)成了較為成熟的技術(shù)平臺(tái)，無(wú)論在動(dòng)物遺傳改良、器官移植還是動(dòng)物疾病模型、基因功能等生命科學(xué)研究中被廣泛使用，還擁有良好的發(fā)展前景。

二、轉(zhuǎn)基因小鼠動(dòng)物模型構(gòu)建策略

傳統(tǒng)的基因研究辦法會(huì)將特定外源及基因?qū)υ嘶蛘婧思?xì)胞中進(jìn)行導(dǎo)入，但在對(duì)單個(gè)細(xì)胞的功能進(jìn)行研究時(shí)，并不能將活動(dòng)中作用充分呈現(xiàn)，通過(guò)構(gòu)建轉(zhuǎn)基因小鼠動(dòng)物模型便可以將該問(wèn)題有效解決。將基因組的外源基因進(jìn)行整合后便成為轉(zhuǎn)基因，通過(guò)將基因與轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物表型進(jìn)行分析，將基因的功能完整揭示。使用小鼠作為模型不會(huì)花費(fèi)較高的成本，小鼠的孕期較短、繁育能力高，還包含大量的近交系品系，可以增強(qiáng)研究結(jié)果的可比性與準(zhǔn)確性。結(jié)合成熟的基因工程改造技術(shù)，可以加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因小鼠的模型構(gòu)建效率，相比于其他的哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)基因小鼠的模型構(gòu)建更加省時(shí)省力，因此這些都成為使用轉(zhuǎn)基因小鼠構(gòu)建動(dòng)物模型的主要因素。目前經(jīng)常使用的轉(zhuǎn)基因小鼠動(dòng)物模型構(gòu)建方法為顯微注射法，將目的基因注射到受精卵的雄原核中，之后將受精卵對(duì)假孕小鼠進(jìn)行植入，使外源基因與受精卵DNA進(jìn)行整合[2]，隨著時(shí)間的推移，小鼠胚胎會(huì)持續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育，利用生物學(xué)辦法將新小鼠中選出含有導(dǎo)入基因的小鼠，可增強(qiáng)小鼠的品系質(zhì)量。使用這種方法的好處在于，在將外源基因?qū)霑r(shí)不需要使用載體，操作簡(jiǎn)便、基因的整合效率高、轉(zhuǎn)基因容量高、實(shí)驗(yàn)時(shí)間短。但這種技術(shù)的缺點(diǎn)是技術(shù)難度高，精確性較低。另外使用這種辦法會(huì)降低整合位、拷貝數(shù)量的人為控制準(zhǔn)確性，還會(huì)出現(xiàn)多拷貝插入造成連環(huán)體的情況出現(xiàn)，或是由于插入的位點(diǎn)受到限制，造成基因沉默、基因表達(dá)水平低，甚至小鼠死亡的情況。近幾年隨著制備技術(shù)水平的提升，還出現(xiàn)了新型的技術(shù)，例如精子載體法、脂質(zhì)體介導(dǎo)法、電脈沖法、受精卵元和顯微注射法等。與此同時(shí)，傳統(tǒng)、單一的顯微注射法通過(guò)不斷發(fā)展與優(yōu)化，逐漸成為了多種辦法的融合技術(shù)體系。

從1987年開(kāi)始，托馬斯等人將同源重組原理作為基礎(chǔ)，對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行介導(dǎo)后的外源基因點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)導(dǎo)入整合，推出了基因打靶技術(shù)。使用這種技術(shù)可以將一個(gè)內(nèi)源基因進(jìn)行定點(diǎn)滅活，這種衍生技術(shù)稱(chēng)作基因剔除技術(shù)。使用基因打靶技術(shù)時(shí)，會(huì)將基因同源重組技術(shù)與胚胎干細(xì)胞技術(shù)作為基礎(chǔ)，形成的新型分子生物學(xué)技術(shù)，可以將細(xì)胞、生物個(gè)體的遺傳信息進(jìn)行改變。目前經(jīng)常使用的條件性基因打靶載體Cre/loxP重組酶系統(tǒng)，可以增強(qiáng)動(dòng)物模型的多樣性，可以將基因使用表達(dá)、基因沉默、報(bào)告基因等方式插入。到目前為止，人類(lèi)已經(jīng)使用疾病模型小鼠對(duì)許多人類(lèi)疾病模型成功制作，例如帕金森病、糖尿病等。使用轉(zhuǎn)基因小鼠作為活體實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，可以對(duì)特定基因的功能與轉(zhuǎn)錄調(diào)控更好地進(jìn)行研究，并得出更加準(zhǔn)確的研究結(jié)果。

三、轉(zhuǎn)基因小鼠在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用解析

隨著我國(guó)的生物學(xué)技術(shù)水平不斷提升與優(yōu)化，使用了更多的轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行生命科學(xué)研究。通過(guò)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，采用遺傳學(xué)的辦法在短期時(shí)間內(nèi)獲取與人力某種疾病類(lèi)似且能穩(wěn)定遺傳的特殊動(dòng)物品系。應(yīng)用較為廣泛的為腫瘤疾病模型，會(huì)將人體環(huán)境進(jìn)行模擬并構(gòu)建腫瘤疾病模型。研究的第一只攜帶顯性致癌基因轉(zhuǎn)基因小鼠模型名叫“oncomice”；另外使用乙型肝炎病毒中的x蛋白編碼基因HBx對(duì)轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行模型構(gòu)建可以將HBx蛋白充分表現(xiàn)[3]，最終誘導(dǎo)小鼠發(fā)生肝癌。在構(gòu)建轉(zhuǎn)基因小鼠模型時(shí)，還可以將其作為臨床應(yīng)用的前靶向治療的實(shí)驗(yàn)方式，可以準(zhǔn)確找出促使腫瘤發(fā)生、發(fā)展或成為致死性病變的特定基因、分子。通過(guò)相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，遺傳畸變的不斷累積將會(huì)造成腫瘤疾病，其中包含基因的融合、擴(kuò)增、突變等問(wèn)題。將病理形態(tài)與臨床表現(xiàn)診斷作為劃分基礎(chǔ)的一類(lèi)腫瘤，從分子水平的層面來(lái)看還可以將其劃分為諸多分子亞型，將不同的基因改變作為前提，進(jìn)行臨床應(yīng)用過(guò)程中，可以使用更多的靶向藥物進(jìn)行治療，達(dá)到腫瘤個(gè)體化治療的最終目標(biāo)。構(gòu)建轉(zhuǎn)基因小鼠模型可以對(duì)腫瘤基因特征、腫瘤抑制基因進(jìn)行表達(dá)。傳統(tǒng)的腫瘤模型構(gòu)建方法是使用化學(xué)致癌劑進(jìn)行引導(dǎo)，將腫瘤組織進(jìn)行移植等各種辦法。近幾年來(lái)，會(huì)使用更多類(lèi)型的轉(zhuǎn)基因小鼠模型對(duì)腫瘤的形成原因進(jìn)行研究。構(gòu)建轉(zhuǎn)基因腫瘤小鼠模型的方式如下：將含有致癌基因的DNA注入到胚胎干細(xì)胞中，將抑癌基因從胚胎干細(xì)胞中敲除，之后再將其注入至胚泡中。使用轉(zhuǎn)基因腫瘤小鼠模型可以將人體體內(nèi)的病理生理環(huán)境、腫瘤發(fā)展動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確模型，還可以對(duì)癌前病變等情況進(jìn)行更加徹底深入的研究。

我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平在不斷提升與發(fā)展，轉(zhuǎn)基因小鼠動(dòng)物模型被更加廣泛地應(yīng)用在各種疾病中，朝多領(lǐng)域、交叉學(xué)科等多方向發(fā)展。除了構(gòu)建腫瘤模型之外，還會(huì)對(duì)常見(jiàn)的疾病進(jìn)行模型的構(gòu)建，例如心血管疾病、免疫疾病、遺傳疾病、神經(jīng)疾病等。例如將不同長(zhǎng)度HBV基因片段對(duì)小鼠的受精卵內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)入，通過(guò)構(gòu)建多種HBV轉(zhuǎn)基因小鼠的方式，可以對(duì)HBV形成復(fù)制、致病、致癌機(jī)制等多方面的研究，對(duì)免疫耐受發(fā)生、誘導(dǎo)等情況進(jìn)行深入研究。還可以將轉(zhuǎn)基因小鼠應(yīng)用在藥物毒理模型的構(gòu)建中，例如短期的致癌實(shí)驗(yàn)、藥物有效性或有害性的評(píng)價(jià)等。使用轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行相關(guān)研究，可以對(duì)致癌過(guò)程中特定的基因作用、化學(xué)物基因之間的相互作用進(jìn)行更加準(zhǔn)確的分析與研究。使用轉(zhuǎn)基因小鼠開(kāi)展短期致癌實(shí)驗(yàn)，在提升實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí)，還可以對(duì)各項(xiàng)化合物致癌作用進(jìn)行測(cè)試，從而對(duì)致癌性實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充更加全面的信息與數(shù)據(jù)。

結(jié)語(yǔ)：將轉(zhuǎn)基因小鼠應(yīng)用在生命科學(xué)研究過(guò)程中，可以有效增強(qiáng)研究的準(zhǔn)確性，相比于其他的哺乳動(dòng)物，轉(zhuǎn)基因小鼠模型構(gòu)建的成功率與準(zhǔn)確性更高。因此隨著科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展與提升，轉(zhuǎn)基因小鼠會(huì)被更加廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)生命科學(xué)研究水平獲得穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

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