近交系動物概述

一、基本概念
雜種動物經過相當于20代全同胞兄妹單線連續(xù)繁殖，各條染色體上的基因趨于純合，品系內個體差異趨于零，近交系數大于98.6%即為近交系動物。這種動物在自然界里并不存在，是人工專門培育的實驗動物。
以上定義對于小鼠是非常嚴格的, 但是對于其它物種的動物有時需要加以區(qū)別。在某些情況下“近交系”的名稱僅僅說明了該品系內的遺傳差異性降低了。這種情況出現在：品系的近交代數在各繁殖線上少于20代。但是該系的某一條繁殖線上所有個體間的異體植皮獲得成功。兩代之間間隔時間特別長的動物也許只要通過幾代的兄妹交配繁殖就能使用“近交系”這個名稱。
二、命名
目前對于小鼠的命名，已有國際統(tǒng)一規(guī)定。主要參照小鼠標準化遺傳命名國際委員會(International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice) 。近交系小鼠國際命名法是近交系動物命名的主要參照。大致介紹如下：
1. 近交系一般以大寫英文字母命名，盡量簡短，一般１～４個字母，例如A、AE、DBA、STAR等。
2. 有些命名可在大寫字母中間加一些阿拉伯數字，如C3H、C57BL等。
3. 近交系的近交代數用大寫的英文字母“F”表示，例如當一個近交系的近交代數為87時，寫成(F87)。如果資料不全，可以只寫上已知的代數，如AKR(F? 10)等。
4. 亞系的命名,在原品系名稱后加一道斜線“／”斜線后標明亞系的數字或符號。例如，DBA／1、DBA／2、C57BL／6J等。
5. 有時一些較早使用的非正規(guī)命名，已廣泛為國際所共知，可以沿用。如 615 、129、101等。
6. 經人工處置形成的支系， 在原品系名稱后面加一個小寫的英文字母以標明處置方式，具體符號是：卵子移植“e”、奶母代乳“f”、人工喂養(yǎng)“h”、卵巢移植“o”等。例如，“C3Hf”、“C3Hf、C57BL”和“C3HfB”都表示由C57BL品系代乳的C3H近交系。
三、特性
(一)純合性和一致性：在一個近交品系內所有動物的基因位點都應該是純合子，這樣的個體與該品系中任何一個動物交配所產生的后代也應該是純合子，在這些動物中沒有暗藏的隱性基因。由于近交系動物是相同基因型的動物，因而任何可遺傳的體征都完全一致，例如血型和組織型，形態(tài)學上的特征(體重，毛色等)，甚至行為的類型也趨于一致。在同一品系內動物個體間進行皮膚和腫瘤移植不被當做異物排斥。如能應用生化或免疫學的方法檢測個體在各染色體上的基因標記，同一品系內不同個體間的基因標記完全一致。
(二)遺傳穩(wěn)定性：已建立的近交系動物在遺傳上具有高度穩(wěn)定性，個體遺傳變異僅發(fā)生在少量殘留雜合基因和基因突變上，而這種機率非常低。如果品系在被確認為近交系后堅持近交，同時輔以遺傳監(jiān)測。及時地發(fā)現和清除遺傳變異的動物，該品系的遺傳特性可世代相傳。
(三)個體性：就整個近交系小鼠而言，每個品系在遺傳上都是獨特的, 幾乎每個近交品系都建立了各自的遺傳概貌,用遺傳監(jiān)測方法,可將兩個外貌近似的品系分辨出來。有些品系可能自發(fā)某些疾病，成為研究人類疾病理想的動物模型。在某些情況下，品系間的差別顯示在量上，而不在質上，這一點在研究上也非常有用。因此可在眾多的近交系中篩選出對某些因子敏感和非敏感的品系以達到不同的實驗目的。
(四)分布的廣泛性：近交系動物個體具備品系的全能性，任何個體均可攜帶該品系全部基因庫，引種非常方便，僅需1￣2對動物。目前，大部分近交系動物分布在世界各地，這從理論上意味著不同國家的科學家有可能去驗證和比較已取得的數據。
(五)背景資料和數據較為完善：由于近交系動物在培育和保種的過程中都有詳細記錄，加之這些動物分布廣泛，經常使用，已有相當數量的文獻記載著各個品系的生物學特征，這些基本數據對于設計新的實驗和解釋實驗結果提供了便利條件。
四、繁殖
近親繁殖的目的為增強純合性。近親繁殖是將親緣關系比較近的個體進行交配。如“兄妹、母子和父女”之間的交配等。近親繁殖的結果是純合子的數量增加，而雜合子數量減少。這種近親程度常用“近交系數”表示。這個理論上的近交系數已被Wright計算出來。兄妹近親交配，在前10代近交系數增長迅速，10代以后增長速度逐漸緩慢。在理論計算上永遠不能達到百分之百的近交系數。根據小鼠近交品系標準化命名委員會對“近交品系”的定義解釋為連續(xù)的兄妹交配最少要求20代。這樣近交系數能達98.6％，亦就是平均任何一個個體已達到98.6％以上的純合子基因。說明它在遺傳上已達到高度的一致性，這時已經形成一個“純系”。在一個純系中,全部個體都具有相同的基因型,但是在表現型上稍有差異，這是遺傳飄變。
在近親繁殖的實踐中，通常伴隨著遺傳缺陷的出現。生命早亡較多，動物體質普遍較差，并且較為容易感染疾病，生產能力減退和隱性基因暴露增多，這個現象叫“近親衰退”。這種有害影響是由于若干對不利的隱性基因純合造成的，如不能產生正常生活所需要的酶，或者產生不正常的蛋白質或其他化合物，或激素的不平衡。
根據Wsiter的研究，在大鼠近親繁殖中，兄妹交配已達25代,雖然許多動物個體弱,特別在較早的幾代中有的不育或出現不正常，但是經過精心選育已得到生長、發(fā)育正常和體質健壯的純系動物。從生理觀點看，顯性基因通常起有利作用，而隱性基因起不利作用。所以，淘汰不滿意的動物，就能使群體中的顯性基因增加，因而亦就增加有利基因。
近親繁殖中有許多因素能影響純合的程度，如連鎖、選擇有活力的動物交配和自發(fā)變異，這些都會干擾純合品系的形成。在同源染色體對上的基因位置越近就越少發(fā)生互換，因而調查時常常需要一個相當長的時間，以等待適宜的互換發(fā)生，這樣才有可能得到高度的純合。選擇較為有活力的動物用于交配時，則傾向于推遲純合性，因為有活力與雜合性相關。自發(fā)變異可能在任何時候發(fā)生，而降低該品系的純合性。因此必須繼續(xù)進行近親繁殖并隨時注意是否有新變異發(fā)生。即使在已經建立起來的良好品系中，亦得嚴加注意。這就需要使用遺傳質量檢定的方法對繁殖保存的近交動物進行定期的測定。
不管是引進還是自己培育近交系小鼠，一般采用以下三種方法進行繁殖：
(一)單線法：從近交系原種選出3－5對兄妹進行交配，從中選出生產能力最好的一對進行繁殖。從子代種再選出3－5對;進行繁殖。然后從中選出一對作為下一代的雙親,依此類推。此法個體均一性好，缺點是選擇范圍太小，易發(fā)生斷代的危險，在實踐中一般不予采用。
(二)平行線法：從原種選出3－5對兄妹進行交配，每對生產的子代中都要選留下一代種鼠。平行向下延續(xù)。此法優(yōu)點是選擇范圍大，有利于種的維持。其缺點是個體不太均一，易發(fā)生分化，長期下去可使動物分成不同的亞系。
(三)優(yōu)選法：這種方法保留了上述兩種的優(yōu)點，克服了兩個方法的缺點，是個好的保種方法，如果每代選6對，每對都選自同一雙親的子代同胎兄妹，在繁殖過程中,每一代均保持6對，當某對不懷孕或生產能力低時,則可以從另一對所生的后代中選擇優(yōu)良者加以代替。這種代替，可以是一對，也可以從雌雄中選一只。
五、應用
近交系動物與封閉群相比, 個體之間極為一致，對實驗反應一致，實驗數據標準差較小，因此在實驗中實驗組和對照組都只需少量的動物。由于近交，隱性基因純合性狀得以暴露，可以獲得大量先天性畸形及先天性疾病的動物模型，如糖尿病、高血壓等。這些動物家系清楚，取材方便，是進行基因連鎖分析、遺傳學、生理學和胚胎生物學研究的理想實驗材料。在某些涉及組織細胞或腫瘤移植的實驗中，個體之間組織相容性一致與否，是實驗成敗的關鍵，在這里，近交系動物成為必不可少的實驗動物。某些近交系具有一定的自發(fā)或誘發(fā)腫瘤發(fā)病率，并可使許多腫瘤細胞株在活體動物上傳代, 這些品系成為腫瘤病因學、腫瘤藥理學研究的重要模型。多個近交系同時使用可使不同研究者分析不同遺傳組成對某項實驗的影響，或者觀察實驗結果是否有普遍意義。