實驗動物遺傳質量檢測

一、意義
遺傳檢測主要指實驗小鼠的遺傳檢測。自從實驗小鼠作為一種研究工具，人們已創造了許多實驗品系，這些品系現已分布在世界各地。封閉群、近交系、同類系、重組近交系和突變系的總數估計在500種以上，由于這些品系的世界性分布，其中又產生了許多亞系，而在同品系的亞系之間，往往又存在許多潛在性的遺傳差異，某些亞系可以攜帶或多或少已經改變了的基因組，而又保留著原來的命名。因此，當人們利用同一個品系進行實驗時，可能得不到相同的結果，人們又常常會把這不同的結果歸罪于環境、試驗條件，而沒有人認識到它是一種遺傳上的原因。
近交系小鼠遺傳檢測的意義就在于按照小鼠標準化命名委員會的標準審核近交系，把一切改變的等位基因予以剔除。
遠交群遺傳檢測的目的在于保持遺傳上的穩定性，即在一個群體內所有基因的基因頻率的比例始終保持不變，從而貯藏現存的遺傳雜合性。
二、遺傳改變的原因
(一)近交系基因改變的原因
1. 一個外來的基因組雜交進一個近交系， 由于這種雜交所產生的遺傳污染不僅僅是一個基因位點，污染程度遠遠超過基因突變或遺傳雜合性的出現，它的發生也不是間斷的逐漸積累發生的變化。這種污染多見于幾個品系，特別是幾個白化品系飼養在一起時，如果飼養員未經過訓練、素質差，則加劇這種污染的發生。
2. 殘余的雜合性 盡管我們采用嚴格的兄妹交配， 近交系在某些位點上仍保留殘余的雜合性。這是基于20對染色體、基因組總長度2500分摩(cM)兄妹交配或親子交配60代，基因組完全純合子的概率達99%以上，仍有部分基因未純合，還有一個值得考慮的因素就是雜合子遺傳型的個體在受精率、繁育率和生活力上均超過純合子個體，故它易于繁衍和擴大。
3. 遺傳突變 現代科學證明遺傳突變主要來自DNA序列的變化，這種變化可能是某核苷酸的置換、缺失或插入,從繁育體系上看，突變只有發生在代表血統的那些個體上,突變才能真正起作用。
(二)遠交群基因改變的原因：同近交系一樣，遺傳污染和基因突變都能造成遠交群的差異，但遠交群等位基因分布改變的主要原因在于選擇，要保持一個遠交群所有基因頻率的相對比例沒有變化，最恰當的核心繁育群應有1000個動物，但事實上我們不可能做到這一點，特別是近代，人們為了控制微生物污染，采用剖腹產和悉生生物學技術定期地重建新的群體，在重建過程中，群體驟然變小，近交系數必將上升，因而導致雜合性下降，這也意味著某些基因被固定。在不同的單位這種對位點的不同固定往往導致了同一品種動物等位基因分布的改變。
三、遺傳檢測的條件
(一) 檢測內容
1. 生化位點標志基因檢測
2. 免疫學檢測 包括混合淋巴細胞試驗，H-2基因和多價抗血清反應，皮膚移植等方法。
3. 形態學檢測 包括下頜骨形態分析法和染色體分帶技術等。
4. 毛色基因測試法
以上幾方面的方法實際上不可能全部采用,但也不能以單一的方法作為依據,應從生化標志,形態學和免疫學等方面綜合判斷一個品系的遺傳概貌是否發生改變較為妥善。
(二)檢測用動物
在進行基因檢測時，應盡量做到檢測頻率低，抽樣少，效率高。
1. 檢測核心群用鼠2－4只，每年一次或必要時測二次，效率高。
2. 檢測擴大群用鼠50只左右，一般每十個月測一次，效率高。
3. 檢測生產群用鼠遠多于50只，要求半年測一次。可見工作量大，即不經濟， 效率又低。
下面就幾個重要和易于普及的遺傳學檢測方法進行必要的討論。
四、遺傳學檢測方法
(一) 生化位點標志基因測試法：生化位點標志基因檢測常使用醋酸纖維素膜電泳技術。將待檢標本(血清、腎勻漿等)點樣，走電泳，顯色。然后分析得到的電泳圖譜，確定各待測位點的基因型，然后把這些基因型與各品系標準基因型對比，列出相同與不同的基因位點。從而判斷被檢測品系的純合程度。
(二)小鼠皮膚移植法
小鼠皮膚移植是純系動物遺傳質量控制的基本方法之一，其方法簡單，操作方便，可靠性好，值得推廣。小鼠與人類在其相應的染色體上有控制移植成活的一組基因位點,組成了主要組織相容性復合體(MHC)或主要組織相容性系統(MHS)，小鼠的MHC稱為H-2復合體，位于第17條染色體，決定小鼠的主要組織相容性抗原(相當于人的HLA系統)。
小鼠組織相容性基因位點已知有56個，如H-1、H-2、H-3……H-56。 由于組織相容性基因是共顯性的，所以能單獨在雜合中表達。各組織相容性位點的抗原具有不同強度的抗原性。小鼠的H-2位點是強抗原，引起對同種移植物產生強的排斥反應，使移植的皮膚約在十一天內被破壞。其余的H位點都是弱抗原。又稱為次要組織相容性抗原， 這些位點對同種異體的移植物僅能導致延緩的排斥，這種排斥作用有的可維持長達百天左右。
移植可分為不同類型
1. 自體移植 在同一個體上的不同部位之間進行移植。 如小鼠背部腰椎兩側的皮膚左右互換移植，由于受體能識別移植物的抗原是自身的，故不能產生免疫反應，因此移植物能長期存活。
2. 同種移植 即同一種屬動物個體之間的移植，根據遺傳基因的差異又可分為：
①同系移植(同基因) 純系動物的特點之一就是基因型一致，這是皮膚移植成功的重要的基礎，所以受體的移植物抗原與供體完全一致，不產生排斥反應。
②同種異系移植 同樣都是小鼠，但不是一個品系，其基因型不同，這樣的活組織移植必將引起受體的特異性免疫反應，移植物只能短期生長，最終必遭受體的排斥。
③同種近交系F1移植 F1的任何一個親代的組織移植給F１小鼠都能生長。因為 F1中帶有雙親的各一半等位基因，故不產生免疫反應；反之，F1仔鼠的組織移植到親代則發生排斥，因為雙親的基因型不同。
（三）毛色基因測試法
1. 基本原理：小鼠的毛色等位基因A、B、C、D、分別位于第2、4、7、9、 條染色體上。A、B、C、D基因對其相應的a、b、ｃ、d等位基因是顯性；而C基因又是其它色素基因的上位基因，當cc隱性基因存在時，細胞內缺乏酪氨酸酶而不能合成色素，因此不論其它控制色素生成的基因是什么，小鼠均表現為白化。小鼠毛色表現型與基因型的關系是，“A－B－C－D－”為野生色；“A－bbC－D－”為桂皮色；“aaB－C－D－”為黑色；“aabbC－D－”為棕色；“-- -- cc --”為白化。所以根據遺傳學原理,使復隱性等位基因的小鼠與待測小鼠交配，能從其F1仔鼠的毛色推測被檢小鼠的基因型。
2. 方法
(1)已知復隱性等位基因型小鼠的選擇 可選用純系DBA/2小鼠， 它的基因型是“aabbCCdd”。
(2)待測鼠 可以是白化小鼠，亦可是其他顏色的小鼠。 但一般都選用近交系作為待測鼠，以達到了解近交系毛色基因純合程度或新培育品系的基因型之目的。當然還可用非近交系作為對照組，以觀察其毛色基因分離情況。
(3)交配方式 選用70 日齡左右的已知復隱性基因的雄性小鼠和同樣條件的待測雌性小鼠，按1：1或1：2，自行交配，觀察并記錄交配、生產等時間和各數據，以便于結果分析。
3. 結果判斷標準
(1)F1仔鼠的毛色為同一顏色者，即可判斷被測品系毛色基因純合。
(2)同窩F1仔鼠不能少于7只,每個品系每次測試,其仔鼠的觀察數目不應少于10只。
(3)同窩F1仔鼠內若出現兩種以上毛色者即說明被測小鼠已發生基因污染和變異。
(四)基因型的判斷
1. F1代為同一毛色時待測小鼠基因的判斷 因為F1代只有一種毛色，所以， 也只能有一個基因型，這樣首先可以肯定待測鼠的基因為純合，然后推導待測鼠基因型。例如用DBA/2測BALB/C毛色基因型。DBA/2×BALB/C的F1代為桂皮色，基因型為AabbCcDd；與已知DBA/2(銀灰)的aabbCCdd基因型配對比較，可知F1中A，b，c，D 四個等位基因來自BALB/C，又因為F1只有一種桂皮色，故可以推斷該待測BALB/C的毛色基因為純合, 基因型為AAbbccDD。
2. F1代為不同毛色時待測小鼠的基因型判斷 F1 代毛色不同則說明待測鼠的基因型不純，故不是純系動物。那么它的基因型怎樣確定呢？方法是把所有F1代的毛色基因型與已知基因型對比，找出與已知基因型不同的基因，然后把它們按序排列即為待測鼠的基因型。
(四)下頜骨形態分析法：動物的骨骼形態具有高度的遺傳性，而各種骨骼的形態、大小及其出現的差異均可作為鑒定品系的方法。Green早在1953 年即在研究這方面的問題。現簡介下頜骨分析法，20±1g小鼠的頭骨經煮沸3分鐘以上，并用胰酶于37 ℃消化24小時后用清水洗凈，取下頜骨置于L形直角座標板上測量不同骨性標志的長度和高度,將各測量點的值記入表中，計算后與標準置信區做比較, 落在置信區內表示檢驗合格，落到置信區外的表示不合格。