曹 愿，岳秉飛，柳全明，范昌發(fā)

(中國食品藥品檢定研究院 實驗動物資源研究所，北京 102629)

遺傳修飾動物是指通過人工誘發(fā)突變或者使用現(xiàn)代基因工程手段，如轉(zhuǎn)基因、基因打靶或者基因組編輯技術(shù)等，人為地修飾、改變或者干預(yù)生物原有DNA的遺傳組成，并且能穩(wěn)定遺傳的新品系，包括轉(zhuǎn)基因動物、基因敲除動物、基因定點突變動物、誘變動物等。遺傳修飾動物用途廣泛，不但能用于整體水平和組織器官水平的研究，還能為深入的細胞和分子水平研究提供工具，是疾病發(fā)病機制、藥物篩選及臨床醫(yī)學(xué)研究的理想實驗體系。

近年來，包括中國在內(nèi)的全球范圍內(nèi)，遺傳修飾動物使用范圍不斷擴大，構(gòu)建遺傳修飾動物的技術(shù)手段也在不斷更新，由經(jīng)典的干細胞打靶(ES cell target)技術(shù)，到人工鋅指核酸酶(zinc finger nucleases，ZFN)技術(shù)，到類轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases，TALEN)技術(shù)，一直發(fā)展到目前廣泛使用的CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)技術(shù)等[1]。隨著模型動物種類和數(shù)量的不斷積累，國際交流頻繁，模型動物經(jīng)濟價值凸顯等，逐漸暴露出模型動物的命名混亂、命名缺乏統(tǒng)一規(guī)律等問題，給國際間同行交流、知識產(chǎn)權(quán)保護帶來困難。在筆者實驗室內(nèi)部，也曾發(fā)生因命名前后不統(tǒng)一，導(dǎo)致模型構(gòu)建與生產(chǎn)繁殖管理中出錯、以及同一種模型在不同的論文中采用不同的命名問題，增加了與國際間同行交流的難度。

美國杰克遜實驗室(The Jackson laboratory，JAX)是全球著名的小鼠模型資源保存與研究機構(gòu)，該機構(gòu)在模型研究工作領(lǐng)域取得的成就對全球?qū)嶒瀯游镄袠I(yè)影響深遠，其產(chǎn)生的觀點與方法為業(yè)界廣為學(xué)習(xí)與借鑒[2]。本實驗室在與該機構(gòu)長期交流過程中，學(xué)習(xí)和采納了該實驗室對模型動物命名的方法。本文結(jié)合自身工作實際，對美國JAX實驗室的模型動物命名體系給予簡要介紹，以期為模型動物命名提供參考方法，促進建立符合國際規(guī)范的模型動物命名體系，為同行國際交流，模型知識產(chǎn)權(quán)保護奠定基礎(chǔ)。鑒于近遠交系、自發(fā)突變或誘導(dǎo)突變、轉(zhuǎn)基因鼠模型、基因敲除/敲入四個類型是目前使用最為廣泛的模型動物類型，本文也側(cè)重介紹此類模型的命名原則。

1 命名體系

美國JAX實驗室作為世界上實驗鼠最多的實驗室之一，其品系目前占世界的3/4，是全球頂尖的實驗小鼠供應(yīng)機構(gòu)[2]，并且是目前世界上規(guī)模最大，最具有影響力的資源庫，其命名方法是根據(jù)小鼠遺傳命名標(biāo)準(zhǔn)化國際委員會(International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice)制定的[3]。其所有的小鼠表示方法中均用“J”所有表示。

1.1 近交系和遠交系

近交系是經(jīng)連續(xù)20代(或以上)的同胞兄妹交配(或親代與子代交配)繁育而成，近交系數(shù)應(yīng)大于99%，品系內(nèi)所有個體都可追溯到一對共同祖先。如C57BL/6J(簡稱B6，如圖1)，其中，C57BL表示小鼠親本的背景，6J表示亞種。其子代F1表示方法如圖1所示。遠交系是在一定群體內(nèi)，以非近親交配方式繁育的動物品系，且連續(xù)15代不從外部引入新的動物種群。如ICR小鼠和昆明小鼠。圖1近交系中，如果母本為C57BL/6(簡稱B6)，父本為129S1/SvlmJ(簡稱129S)，那么其后代F1命名為B6129SF1/J。同樣的，如果將表1中，C57BL/6-Kdrem1(hKDR)/NIFDC(簡 稱hKDR，母 本)與B6-Rag2em5/NIFDC(簡稱Rag2-/-，父本)交配，那么得到的F1命名為hKDRRag2-/-F1/NIFDC。對于不同代的基因工程小鼠，只需將F1改為對應(yīng)的代次。

1.2 自發(fā)突變或誘導(dǎo)突變

自發(fā)突變是由于生物體內(nèi)的正常代謝產(chǎn)物或自然環(huán)境、物理、化學(xué)或生物等因素引起的突變，誘導(dǎo)突變是用放射性各種化學(xué)誘變劑誘導(dǎo)的基因缺失和突變[3-4]。在命名時，基因全名不用斜體，基因符合常用斜體表示，由2～4個字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示，首字母大寫，如Es1、B2m、Myc、Tyr等。在等位基因中，隱性基因以小寫字母開頭并用上標(biāo)表示，顯性、半顯性和共顯性基因的符號以大寫字母開頭，然后是小寫字母，如Mclre表示Mclr基因的黃色隱性突變，MclrE-so表示淺黑色顯性突變[5]。

自發(fā)或誘導(dǎo)突變命名方法相同，在品系背景后用連字符將受影響的基因連接起來，而受影響的等位基因用上標(biāo)表示，如圖2所示。

1.3 轉(zhuǎn)基因模型

轉(zhuǎn)基因模型是利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段，通過將外源性目的基因整合到動物基因組中，以獲得表達能穩(wěn)定遺傳該外源基因的動物的一門技術(shù)。其命名方法如圖3所示，將受體與供體的遺傳背景分別用縮寫表示，其中，“.”表示同源或初期同源，回交到受體近交系≥5代，Tg表示轉(zhuǎn)基因(transgene)，括號內(nèi)表示轉(zhuǎn)入基因的啟動子及基因，后面是篩選所需的細胞系及實驗室代碼。如果使用轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)制備轉(zhuǎn)基因小鼠，那么命名時需要在Tg后面加上Tn(transposable element)，括號內(nèi)包括所使用的轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)縮寫及構(gòu)建的載體結(jié)構(gòu)，二者用“-”括連接，如B6.Cg-TgTn(sb-lacZ，GFP)IF2Jtak/JtakRbrc，其中，sb表示sleeping beauty[6]。

1.4 基因敲除/敲入模型

基因敲除/敲入是指通過一定的技術(shù)手段，將機體特定的基因失活、缺失或插入一定的外源性基因，通過同源重組，使新整合的基因獲得表達的技術(shù)。基因敲除/敲入模型命名方法如圖4、5所示，其中，對于靶向修飾方式(上標(biāo))，tm(targeted mutation)表示通過ES細胞打靶獲得的品系，em(endonuclease-mediated mutation)表示通過TALENs或CRISPR/Cas9等核酸酶系統(tǒng)介導(dǎo)的基因修飾品系。

圖1 近交系及F1小鼠命名Figure 1 Nomenclature for inbred and F1 hybrid

圖2 自發(fā)或誘導(dǎo)突變模型動物的命名Figure 2 Nomenclature for spontaneous or induced mutation models

圖3 轉(zhuǎn)基因模型命名Figure 3 Nomenclature for transgenic models

圖4 ES細胞打靶的基因/敲入模型命名Figure 4 Nomenclature for ES targeting/knock in models

圖5 核酸酶介導(dǎo)的基因/敲入模型命名Figure 5 Nomenclature for endonucleasemediated/knock in models

1.5 其他類型模型

由于模型動物種類繁多，除了上述列舉類別外，還有其他類型的模型。由于其使用范圍相對較小，本文不再做介紹。

在模型動物命名中，位于最后字母一般代表保存該品系的實驗室，比如上述C57BL/6JNglylem9Lutzy/J小鼠，“J”，表示該品系為美國JAX實驗室保存，而有的品名中，還有一個實驗室代碼，比如“Lutzy”表示該模型由Lutzy實驗室原創(chuàng)，后來轉(zhuǎn)移或者捐贈給JAX實驗室。美國國立衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health，NIH)資助項目產(chǎn)生的模型資源，要求第三方資源庫保存資源，以便于后續(xù)研究者使用或者驗證使用結(jié)果，捐贈是美國JAX實驗室獲得小鼠資源的重要渠道，故很多模型命名中含有原創(chuàng)實驗室代碼，體現(xiàn)對原創(chuàng)者知識產(chǎn)權(quán)的尊重。下文中舉例本實驗室自主構(gòu)建的部分模型，本單位即為模型構(gòu)建單位，又是模型資源保存單位，故命名中僅僅含有“NIFDC”字樣。

2 基因編輯鼠的一般簡寫方式

2.1 基因敲除

基因敲除分別用加減號上標(biāo)來表示野生型和突變型。KO(Knock out)純合子用Gene-/-表示，如P53-/-；雜合子用Gene+/-表示，如P53+/-；野生型對照用Gene+/-或者WT(wildtype)表示。

2.2 基因敲入

基因敲入的簡寫通常將敲入的原件寫在上標(biāo)中，如Shh基因E177 A點突變雜合子為ShhE177A/+，如果Shh基因敲入報告基因或Cre重組酶基因，則可以寫成ShhEGFP/+，或直接寫成Shh-EGFP、Shh-Cre。

2.3 轉(zhuǎn)基因

轉(zhuǎn)基因一般直接寫出表達的基因結(jié)構(gòu)。如Villin promoter驅(qū)動EGFP報告基因的轉(zhuǎn)基因小鼠可以表示為Vil-EGFP。

2.4 條件性敲除

CKO(Conditional knock out)純合子用Geneflox/flox或Genefl/fl表示，雜合子用Geneflox/+或Genefl/+表示。如果與體內(nèi)廣泛表達Cre或生殖系表達Cre工具鼠交配后獲得的全身性敲除小鼠，那么可以按照敲除小鼠的規(guī)則簡寫。如果與組織特異性Cre小鼠交配，則可以寫為Geneflox/flox；Cre。例如，Tlr5 flox小鼠分別與小腸上皮細胞(IEC)特異性Cre(Vil-Cre)、DC細胞特異性Cre(CD11c-Cre)交配的子代中發(fā)生基因敲除的純合子小鼠可以分別表示為Tlr5flox/flox；Vil-Cre和Tlr5flox/flox；CD11c-Cre。或者也可以這樣表示:Tlr5ΔIEC和Tlr5ΔDC。

表1 不同類型模型命名舉例Table 1 Examples of different types of animal models

3 不同類型的模型命名舉例

為了更好的應(yīng)用命名規(guī)則，本文特列舉了部分不同類型模型的動物模型，說明其命名方法，具體如表1。表中所列模型多數(shù)為我們自建的模型，希望通過不同類型的動物模型命名實例，使越來越多的科研工作者能夠熟知并了解模型，同時規(guī)范了模型的命名，將其更好地應(yīng)用于科研。

4 總結(jié)

在人類疾病的研究中，動物模型在其中一直起著非常重要的作用，不同的模型用于研究某些特定的疾病。在實驗中，除了遵循3R原則以外[13]，還必須結(jié)合實驗?zāi)康倪x取合適的動物模型。

此外，模型動物的數(shù)量及類型不斷增加，必然會加大模型動物的管理難度。合理規(guī)范的命名有利于簡化管理，也有利于國際及國內(nèi)實驗室之間的交流。本文結(jié)合美國JAX的命名方法，以及自身工作經(jīng)驗，分近交系/遠交系、自發(fā)/誘導(dǎo)突變、轉(zhuǎn)基因鼠、基因敲除/敲入等四個主要類別進行了命名規(guī)則的介紹，同時，還以本實驗室自主建立的模型為例，闡明模型動物的命名方法。對于其他更多種類的動物模型，由于與模型構(gòu)建、使用中的規(guī)范化相關(guān)，因此在文中沒有詳細列出。在實際研究生產(chǎn)中，需要很多種基礎(chǔ)但又是模型動物科學(xué)發(fā)展必不可少的工作，比如資源保存規(guī)范化，基因型鑒定的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)化等。模型動物模型的命名規(guī)范化作為基礎(chǔ)工作之一，也會隨著科技的進步需要不斷更新，在此，我們把自己的經(jīng)驗總結(jié)出來，希望對同行有一定的參考價值，共同促進模型動物學(xué)科發(fā)展。