三、異單基因近交系
相同近交品系的動(dòng)物內(nèi),如果發(fā)生了單個(gè)基因的突變,而培育成的新的近交品系稱異單基因近交系(Colsognic Inbred Strain)。譬如近交系小鼠129的種群中,某些個(gè)體發(fā)生了“肌萎縮癥”的隱性遺傳突變,由dy基因控制這個(gè)性狀。這個(gè)突變育成了dy的突變品系,稱為129-dy。這樣129與129-dy便互交成為了同類系,因?yàn)樗鼈儍上党齞y一對(duì)等位基因之外,其他基因都基本是一致的。這一對(duì)同類系是天然發(fā)生而通過人工選擇育種的成功的,用這一對(duì)同類系來對(duì)肌萎縮癥進(jìn)行對(duì)比研究有重大價(jià)值。其他諸如在貧血方面的研究等等,也有許多類的例子。
同源導(dǎo)入近交系和異單基因近系通稱為同類系,并稱同源株(Congenic stock),是在一個(gè)近交品系內(nèi)發(fā)生了一個(gè)重要的單個(gè)基因突變,或者通過一系列的多次雜交和回交把一個(gè)基因?qū)胍粋(gè)近交背景品系內(nèi)部形成與原株相對(duì)應(yīng)的同源株。
其命名是在原來品系或亞系名稱符號(hào)之后加一連接號(hào)“-”,再寫一斜體字的基因符號(hào)。如果這個(gè)基因是隱性的則字母全用小寫,如果是顯性的則第一個(gè)字母用大寫,如DBA/Ha-D,129-dy等。
如果突變基因或?qū)牖蛉蕴幱陔s合狀態(tài),則在“-”后添一加號(hào)“+”,再加基因符號(hào),如A/Fa—+C,C3H/N-+Wj。
當(dāng)同類系是采取中制雜合近親繁殖的,則其分離位點(diǎn)是否寫出隨意,例如129或129-CcbC;SEAC-a+/+se或SEAC/Gn。
通過反復(fù)雜交將顯性基因?qū)胍粋(gè)近交品系里,至少回交7代才能建立同類系,因此要在括號(hào)內(nèi)標(biāo)明回交代數(shù),如C57BL/6-Wv+(N8)。(Wv是“活顯性白斑”基因,是W的等位基因)。至于代數(shù)計(jì)數(shù),是把第一次雜交(bybrid)的F1計(jì)算為第一代,第一次回交所產(chǎn)生的下代計(jì)算為第二代,以此類推。
同源株如在兩個(gè)品系雜交中形成,其命名符號(hào),一般是由最初雜交的兩個(gè)品系的命名符號(hào)所形成,例如,B1O,D2/OSnN(特征是缺少補(bǔ)體5),O代表Old(老),BIO·D2/OsnN(特征是有補(bǔ)體5和腦積水者較常見),n代表new(新)。
我國(guó)現(xiàn)已引進(jìn)的突變同類系(異單基因近交系)有:C57BL/6J-Ob/Ob,為先天性肥胖型動(dòng)物模型,血糖偏高。C57BL/KS-db/db,為Ⅰ型糖尿病模型。C57BL/6J-bg/bg,為NK細(xì)胞缺陷的模型。
四、遺傳工程與近交系的發(fā)展
遺傳工程是70年代興起的一門嶄新的科學(xué)技術(shù),它使人類進(jìn)入了定向控制生物遺傳性狀的新階段。
所謂遺傳工程也就是根據(jù)人們的意愿,采用工程建筑的手法,按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方案,借助于實(shí)驗(yàn)室手段將一個(gè)生物體的遺傳物質(zhì)定向地轉(zhuǎn)移到另一個(gè)生物體中去,使后者獲得人類希望的性狀,成為一個(gè)新的“物種”。這們就打破了傳統(tǒng)的、必須經(jīng)過兩性雜交的育種方法,使原來在自然狀態(tài)下根本不可能發(fā)生有性繁殖的兩種生物的基因結(jié)合在一起了。
遺傳工程的概念可分為廣義的和狹義的兩種。廣義的遺傳工程包括細(xì)胞工程、染色體工程和基因工程三類,使用的是細(xì)胞生物學(xué)方法和分子生物學(xué)方法,包括細(xì)胞融合、細(xì)胞拆合、染色體導(dǎo)入和基因或DNA分子的轉(zhuǎn)移等。廣義的遺傳工程又稱為微生物工程或細(xì)胞工程。狹義的遺體工程僅限于基因工程。
早期的遺傳工程的研究工作大多數(shù)是在病毒、噬菌體和細(xì)菌中進(jìn)行的。因?yàn)檫@些生物的遺傳物質(zhì)比較簡(jiǎn)單,容易搞清楚遺傳物質(zhì)與生物性狀之間的關(guān)系。隨著知識(shí)的積累,技術(shù)的提高,現(xiàn)在越來越多的遺傳工程實(shí)驗(yàn)開始在高等哺乳類動(dòng)物身上進(jìn)行了。這尤其促進(jìn)了近交系小鼠的發(fā)展。
。ㄒ)細(xì)胞工程與近交系小鼠的發(fā)展
1.嵌合體小鼠(Mouse Aggregation Chimeras)的育成。嵌合體小鼠技術(shù)是由Tarkowski和Mintz分別在華沙和費(fèi)城發(fā)展的(見圖3-5)。他們首先用兩對(duì)不同品系的近交系小鼠在同一時(shí)刻進(jìn)行純交,為了使其后代便于區(qū)分,常選擇毛色不同品種的近交系小鼠例如選用白毛的SJL小鼠與黑毛色的BL/10小鼠。當(dāng)受精卵分裂為8分裂球時(shí),分別將它們從各自母體的子宮上分離下來。然后用蛋白酶消化分裂球外面的明帶,使分裂球“裸露”。并在37℃的條件下,將來自兩個(gè)品種的兩個(gè)分裂球彼此接觸,任其粘成一個(gè)具有雙倍體積的早期胚胎。將早期胚胎繼續(xù)培養(yǎng)到具有128~256個(gè)細(xì)胞的胚囊。這時(shí),不同毛色品系的細(xì)胞相互混雜發(fā)育在一起。然后,通過手術(shù)把胚囊移植到寄養(yǎng)母鼠的子宮內(nèi),讓它繼續(xù)發(fā)育,直至出生。新生小鼠長(zhǎng)出毛后,其毛色表現(xiàn)為既不象父親SJL品系的全白色,也不象母系BL/10品系的全黑色,而是表現(xiàn)出黑、白條或塊狀的毛色。這說明新生鼠的組織是由“黑色”細(xì)胞和“白色”細(xì)胞嵌合而成的,是一只嵌合體小鼠。
圖3-5 嵌合小鼠育成
近交同類系動(dòng)物也是近交系動(dòng)物,它除了一小段帶有可辯的目的基因染色體外,在遺傳上與原來已建立起來的那個(gè)近交系完全一致。近交同類系動(dòng)物的培育,是選用帶有目的基因的個(gè)體與已經(jīng)建立起來的近交系雜交建立起的。應(yīng)用近交同類系動(dòng)物可以研究多基因系統(tǒng)中一個(gè)基因的特殊作用,施耐爾博士(Snell)是第一個(gè)應(yīng)用這種體系進(jìn)行組織移植基因研究的,建立了同類抵抗系學(xué)說,為小鼠的主要組織相容性抗原的研究做出了巨大貢獻(xiàn),為此獲得了1981年的諾貝爾獎(jiǎng)金。
同類系動(dòng)物的命名基于如下兩種方式。一種是帶有近交品系和供體品系的復(fù)合符號(hào),中間帶有一點(diǎn),例:B6·AKR。第二種命名法是近交品系后面加上一橫,然后標(biāo)上供體品系特異的基因位點(diǎn)的符號(hào)。這樣B6·AKR也可以寫作B6-H-2k。對(duì)于最近培育的同類系,小鼠遺傳標(biāo)準(zhǔn)命名委員會(huì)建議同時(shí)采用兩種方式,這樣B6·AR或B6-H-2k應(yīng)該寫為B6·AKR-H-2k。
如果進(jìn)一步研究嵌合體小鼠的其它性狀,還可以發(fā)現(xiàn)嵌合體小鼠將雙親的各種不同的性狀都嵌合起來了。例如Mintz(1967,1971)證明用DBA/2和C3H兩種不同品種的近交系所嵌合的后代具有不同的異檸檬酸脫氫酶(IDH-1)或蘋果酸脫氫酶(MDH),利用電泳技術(shù)可以將它們彼此分開。除了雙親具有的酶以外,嵌合體內(nèi)有時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)第三種酶,即雙親的“雜種”或異多聚酶。以上的工作對(duì)于細(xì)胞水平的遺傳性研究是具有重要意義的,受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾暋?/P>
嵌合體小鼠近年來已應(yīng)用于細(xì)胞和組織的動(dòng)力學(xué)研究,如研究小腸上皮細(xì)胞移行規(guī)律及其定位等。