实验动物遗传质量检测

一、意义
遗传检测主要指实验小鼠的遗传检测。自从实验小鼠作为一种研究工具，人们已创造了许多实验品系，这些品系现已分布在世界各地。封闭群、近交系、同类系、重组近交系和突变系的总数估计在500种以上，由于这些品系的世界性分布，其中又产生了许多亚系，而在同品系的亚系之间，往往又存在许多潜在性的遗传差异，某些亚系可以携带或多或少已经改变了的基因组，而又保留着原来的命名。因此，当人们利用同一个品系进行实验时，可能得不到相同的结果，人们又常常会把这不同的结果归罪于环境、试验条件，而没有人认识到它是一种遗传上的原因。
近交系小鼠遗传检测的意义就在于按照小鼠标准化命名委员会的标准审核近交系，把一切改变的等位基因予以剔除。
远交群遗传检测的目的在于保持遗传上的稳定性，即在一个群体内所有基因的基因频率的比例始终保持不变，从而贮藏现存的遗传杂合性。
二、遗传改变的原因
(一)近交系基因改变的原因
1. 一个外来的基因组杂交进一个近交系， 由于这种杂交所产生的遗传污染不仅仅是一个基因位点，污染程度远远超过基因突变或遗传杂合性的出现，它的发生也不是间断的逐渐积累发生的变化。这种污染多见于几个品系，特别是几个白化品系饲养在一起时，如果饲养员未经过训练、素质差，则加剧这种污染的发生。
2. 残余的杂合性 尽管我们采用严格的兄妹交配， 近交系在某些位点上仍保留残余的杂合性。这是基于20对染色体、基因组总长度2500分摩(cM)兄妹交配或亲子交配60代，基因组完全纯合子的概率达99%以上，仍有部分基因未纯合，还有一个值得考虑的因素就是杂合子遗传型的个体在受精率、繁育率和生活力上均超过纯合子个体，故它易于繁衍和扩大。
3. 遗传突变 现代科学证明遗传突变主要来自DNA序列的变化，这种变化可能是某核苷酸的置换、缺失或插入,从繁育体系上看，突变只有发生在代表血统的那些个体上,突变才能真正起作用。
(二)远交群基因改变的原因：同近交系一样，遗传污染和基因突变都能造成远交群的差异，但远交群等位基因分布改变的主要原因在于选择，要保持一个远交群所有基因频率的相对比例没有变化，最恰当的核心繁育群应有1000个动物，但事实上我们不可能做到这一点，特别是近代，人们为了控制微生物污染，采用剖腹产和悉生生物学技术定期地重建新的群体，在重建过程中，群体骤然变小，近交系数必将上升，因而导致杂合性下降，这也意味着某些基因被固定。在不同的单位这种对位点的不同固定往往导致了同一品种动物等位基因分布的改变。
三、遗传检测的条件
(一) 检测内容
1. 生化位点标志基因检测
2. 免疫学检测 包括混合淋巴细胞试验，H-2基因和多价抗血清反应，皮肤移植等方法。
3. 形态学检测 包括下颌骨形态分析法和染色体分带技术等。
4. 毛色基因测试法
以上几方面的方法实际上不可能全部采用,但也不能以单一的方法作为依据,应从生化标志,形态学和免疫学等方面综合判断一个品系的遗传概貌是否发生改变较为妥善。
(二)检测用动物
在进行基因检测时，应尽量做到检测频率低，抽样少，效率高。
1. 检测核心群用鼠2－4只，每年一次或必要时测二次，效率高。
2. 检测扩大群用鼠50只左右，一般每十个月测一次，效率高。
3. 检测生产群用鼠远多于50只，要求半年测一次。可见工作量大，即不经济， 效率又低。
下面就几个重要和易于普及的遗传学检测方法进行必要的讨论。
四、遗传学检测方法
(一) 生化位点标志基因测试法：生化位点标志基因检测常使用醋酸纤维素膜电泳技术。将待检标本(血清、肾匀浆等)点样，走电泳，显色。然后分析得到的电泳图谱，确定各待测位点的基因型，然后把这些基因型与各品系标准基因型对比，列出相同与不同的基因位点。从而判断被检测品系的纯合程度。
(二)小鼠皮肤移植法
小鼠皮肤移植是纯系动物遗传质量控制的基本方法之一，其方法简单，操作方便，可靠性好，值得推广。小鼠与人类在其相应的染色体上有控制移植成活的一组基因位点,组成了主要组织相容性复合体(MHC)或主要组织相容性系统(MHS)，小鼠的MHC称为H-2复合体，位于第17条染色体，决定小鼠的主要组织相容性抗原(相当于人的HLA系统)。
小鼠组织相容性基因位点已知有56个，如H-1、H-2、H-3……H-56。 由于组织相容性基因是共显性的，所以能单独在杂合中表达。各组织相容性位点的抗原具有不同强度的抗原性。小鼠的H-2位点是强抗原，引起对同种移植物产生强的排斥反应，使移植的皮肤约在十一天内被破坏。其余的H位点都是弱抗原。又称为次要组织相容性抗原， 这些位点对同种异体的移植物仅能导致延缓的排斥，这种排斥作用有的可维持长达百天左右。
移植可分为不同类型
1. 自体移植 在同一个体上的不同部位之间进行移植。 如小鼠背部腰椎两侧的皮肤左右互换移植，由于受体能识别移植物的抗原是自身的，故不能产生免疫反应，因此移植物能长期存活。
2. 同种移植 即同一种属动物个体之间的移植，根据遗传基因的差异又可分为：
①同系移植(同基因) 纯系动物的特点之一就是基因型一致，这是皮肤移植成功的重要的基础，所以受体的移植物抗原与供体完全一致，不产生排斥反应。
②同种异系移植 同样都是小鼠，但不是一个品系，其基因型不同，这样的活组织移植必将引起受体的特异性免疫反应，移植物只能短期生长，最终必遭受体的排斥。
③同种近交系F1移植 F1的任何一个亲代的组织移植给F１小鼠都能生长。因为 F1中带有双亲的各一半等位基因，故不产生免疫反应；反之，F1仔鼠的组织移植到亲代则发生排斥，因为双亲的基因型不同。
（三）毛色基因测试法
1. 基本原理：小鼠的毛色等位基因A、B、C、D、分别位于第2、4、7、9、 条染色体上。A、B、C、D基因对其相应的a、b、ｃ、d等位基因是显性；而C基因又是其它色素基因的上位基因，当cc隐性基因存在时，细胞内缺乏酪氨酸酶而不能合成色素，因此不论其它控制色素生成的基因是什么，小鼠均表现为白化。小鼠毛色表现型与基因型的关系是，“A－B－C－D－”为野生色；“A－bbC－D－”为桂皮色；“aaB－C－D－”为黑色；“aabbC－D－”为棕色；“-- -- cc --”为白化。所以根据遗传学原理,使复隐性等位基因的小鼠与待测小鼠交配，能从其F1仔鼠的毛色推测被检小鼠的基因型。
2. 方法
(1)已知复隐性等位基因型小鼠的选择 可选用纯系DBA/2小鼠， 它的基因型是“aabbCCdd”。
(2)待测鼠 可以是白化小鼠，亦可是其他颜色的小鼠。 但一般都选用近交系作为待测鼠，以达到了解近交系毛色基因纯合程度或新培育品系的基因型之目的。当然还可用非近交系作为对照组，以观察其毛色基因分离情况。
(3)交配方式 选用70 日龄左右的已知复隐性基因的雄性小鼠和同样条件的待测雌性小鼠，按1：1或1：2，自行交配，观察并记录交配、生产等时间和各数据，以便于结果分析。
3. 结果判断标准
(1)F1仔鼠的毛色为同一颜色者，即可判断被测品系毛色基因纯合。
(2)同窝F1仔鼠不能少于7只,每个品系每次测试,其仔鼠的观察数目不应少于10只。
(3)同窝F1仔鼠内若出现两种以上毛色者即说明被测小鼠已发生基因污染和变异。
(四)基因型的判断
1. F1代为同一毛色时待测小鼠基因的判断 因为F1代只有一种毛色，所以， 也只能有一个基因型，这样首先可以肯定待测鼠的基因为纯合，然后推导待测鼠基因型。例如用DBA/2测BALB/C毛色基因型。DBA/2×BALB/C的F1代为桂皮色，基因型为AabbCcDd；与已知DBA/2(银灰)的aabbCCdd基因型配对比较，可知F1中A，b，c，D 四个等位基因来自BALB/C，又因为F1只有一种桂皮色，故可以推断该待测BALB/C的毛色基因为纯合, 基因型为AAbbccDD。
2. F1代为不同毛色时待测小鼠的基因型判断 F1 代毛色不同则说明待测鼠的基因型不纯，故不是纯系动物。那么它的基因型怎样确定呢？方法是把所有F1代的毛色基因型与已知基因型对比，找出与已知基因型不同的基因，然后把它们按序排列即为待测鼠的基因型。
(四)下颌骨形态分析法：动物的骨骼形态具有高度的遗传性，而各种骨骼的形态、大小及其出现的差异均可作为鉴定品系的方法。Green早在1953 年即在研究这方面的问题。现简介下颌骨分析法，20±1g小鼠的头骨经煮沸3分钟以上，并用胰酶于37 ℃消化24小时后用清水洗净，取下颌骨置于L形直角座标板上测量不同骨性标志的长度和高度,将各测量点的值记入表中，计算后与标准置信区做比较, 落在置信区内表示检验合格，落到置信区外的表示不合格。