医学实验动物概述

一、医学实验动物的概念及意义

医学实验动物（medical experimental animals）是经人工科学育种、饲养和繁殖，受遗传学、微生物学和寄生虫学控制，供生物医学实验用的动物。其遗传背景明确，来源清楚，具有较好的遗传均一性、对外来刺激的敏感性和实验的再现性。

医学实验动物是生物医学研究不可缺少的部分之一，研究成果的水平高低与动物实验密切相关，它直接影响着研究工作的顺利进行。

二、医学实验动物的类型

（一）普通实验动物（General experimental animals）

1. 遗传学分类

（1）近交系（inbred strain）：是指至少连续20代的全同胞兄弟姐妹或亲子交配培育出来的品系，且品系内所有个体都可追溯到起源于20代或以后代数的一对共同祖先的遗传群称为近交系。近交系动物必须具备以下要求：

①具有明确的品种背景资料，包括品系名称、近交代数、生物学特性等；

②用于保种及生产的繁殖系谱及记录卡应清楚完整，繁殖方法合理；

③经遗传检测质量合格了。

（2）封闭群（closed colony）：在一定的群体内，五年以上不从外部引起新种进行自繁的动物群称为封闭群。封闭群要求不以近交形式，也不与群外动物杂交。既保持其遗传性状的相对稳定，又避免近交衰退的出现。作为繁殖用的封闭群动物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括种群名称、来源、遗传特点及主要生物学特性）。

（3）杂交群（hybrid stock）：是指一般任意交配繁殖的杂种动物。杂种群动物适应性强、生长周期短、繁殖率高、有旺盛的生命力，易于饲养，而且杂种动物比较经济，在教学实验中最常用。因杂种群动物遗传变异大，实验结果重复性差，故不适合用作研究实验。

（4）突变系（mutation gallery）：是指遗传基因发生突变而具有某种特殊性状表型或有遗传缺陷的动物，称突变系动物。如侏儒、无毛、肥胖症、肌萎缩、白内障、视网膜退化等。目前，已成为人类疾病模型的有贫血（anemia）、白内障（cataract）、侏儒（dwarf）、无毛（hair-

less）、色素性视网膜炎（retinitis pigmentosa）、各种神经麻痹（paralysis）、先天性畸形（congenital malformations）、肾异常（kidney anomalies）、椎骨脱臼症（slipped disease）、上腭裂（Harelip and cleftpalate）等突变系。

2. 按微生物学分类　按微生物学质量控制的程度或根据微生物净化程度分类，可分为五类：

（1）普通动物（conventional animals）：亦称一级动物，在微生物学控制上要求最低的动物，它要求不携带人畜共患病和动物烈性传染病的病原。因价格低，故教学实验中常用之。

（2）清洁动物（clean animals）：亦称二级动物，除普通动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原。

（3）无特殊病原体动物（specific pathogen free animals）：亦称三级动物，是指动物体内无特定的微生物和寄生虫存在，但带有非特定的微生物和寄生虫的动物。此类动物应排除一、二级动物所排除的病原外，不携带主要潜在感染或条件致病和对科研实验干扰大的病原。

（4）无菌动物（germ free animals）：是指在动物体内外的任何部位都检不出一切生命体的动物。这类动物系在无菌条件下剖宫产出，又饲养在无菌、恒温、恒湿的条件下，食品饮料等全部无菌。

（5）悉生动物 （gnotobiotes animals）：是指机体内带着已知微生物的动物。此种动物原是无菌动物，系人为将指定微生物丛投给其体内，例如使大肠杆菌定居在无菌小鼠体内，在进行微生物检查时仅能检出大肠杆菌。

依据GB14922-2001《实验动物微生物学等级及监测》划分的实验动物等级，并与寄生虫学等级对应，将实验小鼠和大鼠的微生物等级分为清洁级、无特定病原体级（SPF）和无菌级三个级别，普通级的实验小鼠和大鼠原则上不再使用；豚鼠、地鼠和兔分为普通级、清洁级、SPF级和无菌级四个级别。犬和猴分为普通级和SPF级二个级别。

（二）特殊实验动物（special experimental animals）

1. 转基因动物（transgenic animals）　是指将已知的外源基因植入动物受体的生殖细胞或胚胎中，使动物受体的染色体基因组整合有外源基因并能遗传给后代的动物。

转基因动物技术（transgenic animal techniques）主要分为显微注射技术、反转录病毒载体技术、胚胎干细胞（ES细胞）技术三种。

（1）显微注射技术（Micro-injection techniques）：是用显微注射方法将外源基因直接导入受精卵，再植入到受体的子宫，使其发育为转基因动物。

（2）反转录病毒技术（Retrovirus techniques）：反转录病毒具有侵入宿主细胞并整合于细胞染色体DNA的能力。将插入有外源基因的反转录病毒载体DNA，通过辅助细胞包装成高感染滴度的病毒颗粒，再感染桑葚期的胚胎细胞，随后将胚胎导入子宫，可发育成携带外源基因的子代动物。

（3）胚胎干细胞技术（Embryonic stem cell techniques）：是将外源基因导入胚胎干细胞，在体外培养筛选后，通过显微技术注射到囊腔中，再植入到受体的子宫内，使其发育为嵌合体的转基因动物。该技术还是基因剔除技术（knockout）的重要组成部分。

基因剔除又称基因敲除、基因打靶或基因定位突变，它是应用一段外源DNA，因其与ES细胞染色体上的一段序列具有高度的同源性。

利用同源重组技术使ES细胞带有这段外源DNA，同时与外源DNA相对应的正常基因失活，把带有外源DNA的ES细胞导入小鼠，建立基因剔除小鼠，来观察与外源基因相对应的正常基因失活、不表达情况下会对动物个体产生哪些影响。

现在，将外源基因导入动物体已成为一项重要的基因工程技术。转基因动物技术为建立人类遗传病、病毒诱导性疾病的动物模型提供了新的有效途径，并在培育动物新品系上提供了更理想的手段。同时，也被众多的生物医学领域的研究实验所用，获得了许多有价值的研究成果。

2. 克隆动物（clone animals）　是指通过无性繁殖方式而产生遗传信息或生命单位完全相同的动物。根据核供体的来源不同可分为胚胎细胞克隆和体细胞克隆两种。将供体细胞核植入去核的卵母细胞中，使后者不经过精子穿透等有性过程即可被激活、分裂并发育成个体，使得核供体的基因得到完全复制。

克隆技术在生物医学领域和社会经济效益方面的意义重大。克隆技术可用于人体器官移植、建立疾病的基因模型等，还可用于抢救濒危动物，加快它们的繁殖，培育优秀、纯种的动物。