重組近交系(Recombinant Inbrad Strain)的發(fā)展和使用,是哺乳類動(dòng)物遺傳學(xué)中的最重要的發(fā)展。這是近十年發(fā)展起來的,是以兩個(gè)無關(guān)的高度近交品系進(jìn)行交配,產(chǎn)生F2代后,再行全同胞交配達(dá)20代以上而育成的一個(gè)近交系列組動(dòng)物。該品系動(dòng)物既具有其雙親品系的特性,又具有重組后一組內(nèi)和每個(gè)重組近交系的特征,因此已廣泛應(yīng)用于新的多態(tài)形基因位點(diǎn)和新的組織兼容性位點(diǎn)的鑒定、多態(tài)形位點(diǎn)的多效性和多態(tài)形位點(diǎn)的連鎖關(guān)系的研究和探測,以及臨界特性的遺傳分析,除此之外,也用于壽命、自發(fā)性和誘發(fā)性疾病感受性的研究,還用于生理學(xué)、藥理學(xué)、形態(tài)學(xué)和行為特性的生物統(tǒng)計(jì)分析等方面的研究。
重組近交系名稱的書寫方法是在兩個(gè)親本品系名稱之間加一個(gè)“X”符號(居中而不留空間)來表達(dá),品系名稱用縮寫形式。如BALB/cByXC57BL/6By,記為CXB;C57BL/6JXDBA/2J,記為BXD;C57BL/6JXC3H/HeJ,記為BXH;C57BL/6JXSJL/J,記為BXJ。對于其一組內(nèi)的不同品系應(yīng)用阿拉拍數(shù)字加一對開線“-”加以區(qū)別。如BXD-5,BXD-30;BXH-19,BXH-2;BXJ-1,BXI-2等。早年以大寫英文字母來區(qū)分,如由兩個(gè)無關(guān)的、近親程度較高的BALB/cBy(縮寫為C)和C57BL/6By(縮寫為B6)品系之間的互交,經(jīng)過20代以上的兄妹交配而育成的,并命名為CXBD、CXBE、CXBG、CXBH、CXBI、CXBJ和CXBK。最近均已不用大寫英文字母而用數(shù)字表示,如AKXC-1,就是AKR和BALB/C品系互交后,經(jīng)兄妹交配而育成的重組近交系之一。已培養(yǎng)成功和正在培育的重組近交系可見表3-3。
表3-3 已培育成功的和正在培育的重組近交系
親本 品 系 | 重組近交系命名 | 品系 數(shù) | 參 考 資 料 |
BALB/cBY,C57BL/6By | CXBD到CXBK | 7 | Bailey(1971) |
AKR/J,C57L/J | AKXL-1到AKXL-38 | 21 | Taylor和Mcier(1976) |
SWR/J,C57L/J | SWXL-到? | 8 | Taylor(1976) |
C57BL/6J,DBA/2J | BXD-1到? | 24 | Taylor(1976) |
Taylor et al(1973) | |||
C57BL/6J,C3H/HeJ | BXH-1到? | 14 | Taylor(1976) |
根據(jù)1981年Bailey的統(tǒng)計(jì)資料看,目前至少有28個(gè)重組的近交系列組,見表3-4。
表3-4 RI品系的來源與建立(Bailey,1981)
親 代 品 系 | ||||||
序號 | 組合品系 | 雌 性 | 雄 性 | 動(dòng)物數(shù) | 繁殖代數(shù) | 來 源 |
1 | AKXD | AKR/J | DBA/2 | 30 | 11-14 | Heiniger,Taylor(Jax) |
2 | AKXL | AKR/F | C57BL/J | 18 | 15-40 | Taylor(Jax) |
3 | AXB | A/J | C57BL/6J | 10 | 7-16 | Nesbitt(UCSD) |
4 | BNXAKN | C57BL/6N | AKR/N | 12 | 11-25 | Nebert(NIH) |
5 | BNXC3H | C57B57/6N | CeH/HeN | 12 | 12-17 | Nebert(NIH) |
6 | BRX58N | C57Br/cdJ | B10,D2(58N)/Sn | 11 | 20-27 | Taylor(Jax) |
7 | BXA | C57BL/6J | A/J | 11 | 7-17 | Nesbitt(USCD) |
8 | BXD | C57BL/6J | DBA/2J | 24 | 29-44 | Taylor(Jax) |
9 | BXH | C57BL/6J | C3H/He | 13 | 33-41 | Taylor(Jax) |
10 | BXJ | C57BL/6J | SJL/J | 2 | 23-33 | Taylor(Jax) |
11 | BXLG | C57BL/10J | LG/J | 7 | 14 | Haber(BNL) |
12 | CXB | BALB/CAnNBy | C57BL/6NBy | 7 | 60-70 | Bailey(Jax) |
13 | CXD | BALB/cJPas | DBA/2Jpas | 10 | 13-21 | Guenet(pasteur) |
14 | CXJ | BALB/cst | SJL/J | 12 | 10 | Guckeler(salk) |
15 | CX8 | BALB/cwt | C58/J | 9 | 4-7 | Stevens(Jax) |
16 | LTXB | LT/sv | C57BL/6 | 4 | 16-21 | Stevens(Jax) |
17 | LXB | C57L/J | C57BL/6J | 3 | 23-33 | Taylor(Jax) |
18 | LXHR | C57L/J | HRS/J | 17 | 10-18 | Stoner(BNL) |
19 | LXPL | C57L/J | PL/J | 5 | 12-16 | Taylor(Jax) |
20 | NXC | NZB/NBom | BALB/cJ | 28 | 10-12 | Krog(Fibiwww.med126.comger) |
21 | NXSM | NZB/BINJ | SM/J-ala | 18 | 15-22 | Eicher(Jax) |
22 | NX129 | NZB/BINJ | 129/J | 8 | 10-15 | Taylor(Jax) |
23 | NX8 | NZB/lcr | C58/J | 13 | 18-24 | Riblet,Weigert,Johnson(Icr) |
24 | SWXL | SWR/J | C57/J | 7 | 18-40 | Tayor(Jax) |
25 | SWXN | SWR/J | NZB/BINJ | 12 | 6-8 | Datta(Tuflts) |
26 | 9XA | 129/Sv-ST | A/HeJ | 13 | 6-7 | Stevens(Jax) |
27 | 58NXL | C57L/J | B10.D2(58N)/Sn | 5 | 17-23 | Taylor(Jax) |
28 | 129XB | 129/sv | C57BL/6JPas | 15 | 14-19 | Cuenet(pasteur) |
將一個(gè)基因?qū)氲揭粋(gè)近交系(通過多次回交)而培育成的新的近交系稱為同源導(dǎo)入近交系(Congenic Inbred Strain),也稱為“近交同類系”或“同源抵抗系”,簡稱IR系。這是Snell(1948年)的大發(fā)明,通過人工培育成功了IR系。例如,他用易感受與好發(fā)某腫瘤的近交系小鼠,導(dǎo)入另一品系對該腫瘤無易感性的基因(不同的組織兼容性基因),先雜交一次導(dǎo)入,爾后通過一系列的子代互交、測驗(yàn)以及回交的辦法而育成IR。具體方法參看圖3-4。圖中的A系為易感受與好發(fā)某種腫瘤,在A系內(nèi)移植A系腫瘤都能增殖生長,因?yàn)樗鼈兪峭|(zhì)動(dòng)物,不起排異反應(yīng)。如果將A系腫瘤移植到B系動(dòng)物,腫瘤就不能生長,因?yàn)锽系與A系之間的組織m.52667788.cn/job/相容性基因不一樣,所以B對A的腫瘤起排異反應(yīng)。從A品系的角度培育對A系腫瘤無易感性的IR品系的方法是,讓基代A與B交配,生下子1代,再讓子1代互交得2代。此時(shí)將A系腫瘤移植給子2代,選腫瘤不長的小鼠留種與A品系回交得子3代,再讓子3代互交得子4代,此時(shí)再移植A系腫瘤給子4代。如此反復(fù),一直進(jìn)行到第12~14代,選不長腫瘤的小鼠以全同胞兄妹交配形式建立了A·B品系。此A·B系即為A系的IR系,兩者也就是互為同類系。新培育的A·B系除組織相容性基因與A系同外,其它基因則基本相同,這樣配對的品系可開展許多科研,且得到了重大的成果。按這個(gè)模式,可以培育出各種各樣的同類系。
圖3-4 Snell培育IR系小鼠的方法
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一對等位基因之外,其他基因都基本是一致的。這一對同類系是天然發(fā)生而通過人工選擇育種的成功的,用這一對同類系來對肌萎縮癥進(jìn)行對比研究有重大價(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)部形成與原株相對應(yīng)的同源株。
其命名是在原來品系或亞系名稱符號之后加一連接號“-”,再寫一斜體字的基因符號。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“+”,再加基因符號,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,一般是由最初雜交的兩個(gè)品系的命名符號所形成,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。
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。
(一)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,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。這樣B6·AKR也可以寫作B6-H-2k。對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。以上的工作對于細(xì)胞水平的遺傳性研究是具有重要意義的,受到人們越來越多的重視。
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。
2.單親純合雙倍體動(dòng)物的育成。單親純合雙倍動(dòng)物育成技術(shù)又稱為雌核發(fā)育技術(shù)。這是一種相當(dāng)于植物中由花粉培育成純合雙倍體植株的技術(shù),其結(jié)果都是培育出具有兩套完全一致的染色體及基因的個(gè)體。
眾所周知,不論在生產(chǎn)上還是在科學(xué)試驗(yàn)中都需要純系動(dòng)物。為了得到一個(gè)純系動(dòng)物,一般要花費(fèi)數(shù)年時(shí)間,甚至一生的光陰。既使對世代周期較短的小鼠,采用了最有效的兄妹交配方法,還需要連續(xù)兄妹交配20代以上才能獲得純系動(dòng)物,這也要幾年時(shí)間。如果采用單親純合雙倍體育成的技術(shù)來育成一個(gè)純系動(dòng)物,則將大大地縮短育種周期,小鼠只需三周,牛也只需幾個(gè)月。具體方法見圖3-6。
圖3-6 單親雙位體動(dòng)物育成(雌核發(fā)育)
首先將兩個(gè)不同品系的的近交系進(jìn)行雜交(例如SJLXBL/10),交配后,在精核與卵核尚未融合之前,從母鼠子宮內(nèi)沖取受精卵并用極細(xì)的吸管將雄核去掉。然后在細(xì)胞松馳素B的處理下使雌核加倍,形成二倍體細(xì)胞,二倍體細(xì)胞在體外繼續(xù)培養(yǎng)到胚囊期后,移植到養(yǎng)母的子宮內(nèi)使胚胎繼續(xù)發(fā)育,直至出生。一般選擇毛色與雙親不同的品系作為養(yǎng)母,以易于區(qū)分。本例中是選擇毛色為野生色的BL/10XSJL雜交鼠作為養(yǎng)母的。養(yǎng)母本身沒有經(jīng)過交配,因而出生的小鼠均為移植進(jìn)去的胚胎發(fā)育而成,它表現(xiàn)出親母鼠純合的性狀。若出生的新生鼠表現(xiàn)為野生色,則說明實(shí)驗(yàn)技術(shù)失敗,并未剔除精核。
單親純合雙倍體技術(shù)也已在魚類和家兔中獲得成功。
3.細(xì)胞核移植系的產(chǎn)生。在單親純合雙倍體育成技術(shù)中已提到了核移植技術(shù),但這僅是該技術(shù)的初步。若能將受精卵中的精核,與卵核都移出,然后再將來自其它細(xì)胞新核移入受精卵,并能順利地完成新胚胎的正常發(fā)育,核移植技術(shù)就算成功了。以前,完整的核移植技術(shù)僅在兩棲類和昆蟲中取得成功。1981年日內(nèi)瓦大學(xué)的伊爾曼斯(K.Illmensee)和美國杰克遜研究所的霍普(P.C.Hoppe)首次在小鼠中完成了核移植技術(shù),開創(chuàng)了哺乳動(dòng)物核移植成功的先例。具體方法見圖3-7。
圖3-7細(xì)胞移植系的產(chǎn)生
(1)將內(nèi)細(xì)胞塊細(xì)胞里的核用吸管吸出。
(2)將取出的核輸?shù)搅硪粋(gè)精核與卵核尚未融合的受精卵內(nèi)。
(3)吸出該受精卵本身的精核與卵核。
(4)受精卵在體外發(fā)育到胚胎細(xì)胞。
(5)將胚盤細(xì)胞移植到白色的養(yǎng)母小鼠的子宮內(nèi)。
(6)出生的小鼠長出灰毛,說明細(xì)胞移植系實(shí)驗(yàn)成功。
(1)首先用灰色的小鼠品系進(jìn)行雌雄交配(也可用其它毛色的品系),從母體的子宮內(nèi)獲得胚盤細(xì)胞。胚盤細(xì)胞包括營養(yǎng)外胚葉細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞塊細(xì)胞兩種,后者將來可形成胚胎。若錯(cuò)誤地取了營養(yǎng)外胚葉細(xì)胞就要導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。
(2)用極細(xì)的吸管取出內(nèi)細(xì)胞塊細(xì)胞的細(xì)胞核,并將它注到剛受精的、但卵核與精核尚未融合的黑色小鼠的受精卵內(nèi)。
(3)從黑色小鼠的受精卵內(nèi)取出吸管時(shí),將黑色鼠受精卵原有的卵核和精核吸出。
(4)將處理過的受精卵在體外培養(yǎng)到胚盤細(xì)胞期,再將它移植到白色的養(yǎng)母小鼠的子宮內(nèi),讓它繼續(xù)發(fā)育。
(5)產(chǎn)出的新生小鼠必須會(huì)長出灰色的毛,這就是細(xì)胞核移植鼠。
由于主要的遺傳物質(zhì)存在于細(xì)胞核中,所在核移植的受體將具有與核移植供體完全相同的遺傳基礎(chǔ)。因此,細(xì)胞核移植系技術(shù)在動(dòng)物育種工作中具有十分重要的意義。因?yàn)樗笾参镏械慕M織培養(yǎng)那樣,可以利用一頭優(yōu)質(zhì)的動(dòng)物(例如高產(chǎn)的奶牛)復(fù)制出與它生得完全一樣的成千上萬的細(xì)胞核移植系動(dòng)物。
(二)實(shí)驗(yàn)小鼠染色體工程進(jìn)展
所謂染色體工程是以染色體為單位進(jìn)行有意識的切割、修補(bǔ)或成條、成套地增加,將人類需要的遺傳性狀集中在一起,創(chuàng)造出新的物種。以往的染色體工程一般均采用物理的或化學(xué)的方法。在高等動(dòng)物中,由于多倍體或者染色體嚴(yán)重缺失與重復(fù)的個(gè)體都不容易成活,所以高等哺乳動(dòng)物的染色體工程目前均是在細(xì)胞水平上采用細(xì)胞融合技術(shù)進(jìn)行。
Harris和Watkins(1965)首先制備了包含小鼠和人類細(xì)胞的種間異核本。他們將由宮頸癌組織培養(yǎng)出來的人類HaLa細(xì)胞和小鼠細(xì)胞(生長在腹膜腔中Ehrlich小鼠腫瘤細(xì)胞)置于同一培養(yǎng)液中,加入經(jīng)紫外線滅活了的仙臺(tái)病毒(Sendai Virus,是粘病毒的副流感群中的一種)。在仙臺(tái)病毒的作用下使兩種細(xì)胞發(fā)生融合。融合細(xì)胞開始有兩個(gè)來自不同物種的細(xì)胞核,稱為異核體,這一點(diǎn)可以通過同位素標(biāo)記的方法加以證實(shí),事先他們用氚標(biāo)記的胸苷來標(biāo)記HaLa細(xì)胞的細(xì)胞核,而在一個(gè)異核體細(xì)胞內(nèi),可以發(fā)現(xiàn)標(biāo)記的和不標(biāo)記的兩個(gè)細(xì)胞核。異核體的兩個(gè)核融合后就可以繼續(xù)進(jìn)行細(xì)胞分裂,并形成單核細(xì)胞系。雜種細(xì)胞大,容易認(rèn)別。它在以后的不斷的分裂過程,人類的一套染色體和小鼠的一套染色體并不是都隨著細(xì)胞的分裂進(jìn)行復(fù)制的。在正常的條件下,人類的染色體將隨著細(xì)胞的分裂而逐漸丟失。這種丟失是隨機(jī)的。所以最后形成的雜種細(xì)胞往往都是帶有一整套小鼠染色體加上不同數(shù)目和不同編號的人類染色體(或帶有絲粘的片斷),由于現(xiàn)代染色技術(shù)發(fā)展,使人們不僅可根據(jù)染色的結(jié)果很容易地區(qū)分人類染色體與小鼠染色體,而且可以確定在雜種細(xì)胞中留下來的是哪一條或者哪幾條人類染色體。
如果使用的小鼠細(xì)胞是營養(yǎng)缺陷型細(xì)胞,即細(xì)胞本身不能合成某種必需營養(yǎng)物,只有在培養(yǎng)液中添加了這種營養(yǎng)物質(zhì)后細(xì)胞才能正常地生長。小鼠營養(yǎng)缺陷型根據(jù)其所需的不同種營養(yǎng)物有許多不同的種類。如果將某種小鼠營養(yǎng)缺陷型細(xì)胞與人類正常細(xì)胞融合,形成雜種細(xì)胞。這時(shí)小鼠的營養(yǎng)缺陷可由于人類染色體上的有關(guān)基因的存在,該種生存必需營養(yǎng)物得到彌補(bǔ),雜種細(xì)胞在不添加該營養(yǎng)液中的也能正常生長。經(jīng)過一段時(shí)期培養(yǎng),保留下來的細(xì)胞除帶有一整套小鼠染色體外,至少還穩(wěn)定地保留了一條與該營養(yǎng)物合成有關(guān)的人類染色體。如果我們使用多種營養(yǎng)缺陷型細(xì)胞作為遺傳標(biāo)志,就可有得到許多不同的雜種細(xì)胞,通過分析比較,就可能確定在人類的遺傳中那種營養(yǎng)物質(zhì)合成的基因在哪一條染色體。我們不僅可以用營養(yǎng)缺陷基因作為標(biāo)志,還可以采用生化、免疫學(xué)和醫(yī)學(xué)有關(guān)的基因作為標(biāo)志基因,這樣就可以把決定嘌呤酶的基因,決定各種碳水化合物、氨基酸以及脂肪代謝的基因,氨基酰-tRNA合成的基因,遺傳性疾病的基因(例如白內(nèi)障、指甲髕骨發(fā)育不全),對白喉和脊髓灰質(zhì)炎等毒素易感性基因,細(xì)胞表面抗原基因和多肽酶基因等作為標(biāo)志基因,結(jié)果就可以完成對更多的基因染色體定位工作。現(xiàn)在已定位在人類染色體的基因數(shù)目已超過了210個(gè),對人類遺傳學(xué)的研究作出了很大的貢獻(xiàn)。
(三)實(shí)驗(yàn)小鼠基因工程進(jìn)展
超級小鼠的產(chǎn)生。1982年末Palmiter和Brister報(bào)導(dǎo),他們把小鼠MT-1基因的啟動(dòng)子與大鼠生長激素(GH)基因結(jié)合,制成融合基因(MGH),然后將MGH插入到大腸桿菌的質(zhì)粒中,擴(kuò)增,備用;把收獲的MGH基因注入小鼠受精卵的雄性前核;然后將這些受精卵移植到養(yǎng)母小鼠的子宮內(nèi),直至分娩。
結(jié)果在出生的21只小鼠中有7只帶有MGH基因,6只小鼠的每個(gè)細(xì)胞均有兩個(gè)以上的MGH(多的可達(dá)35個(gè))。在攜帶MGH的小鼠肝細(xì)胞中檢出的MGH-mRNA數(shù)目高達(dá)3000個(gè)血液中生長激素濃度明顯增高,表明MGH基因已得到表達(dá)。含有兩個(gè)以上MGH基因的6只小鼠,生長迅速,個(gè)別的為正常小鼠的兩倍,成為所謂的“超級小鼠”。含有MGH基因的小鼠與普遍小鼠雜交的結(jié)果,子代19只小鼠中有10只含有MGH基因。MGH基因可以從親代向子代遞這一事實(shí)說明MGH基因已整合到小鼠染色體上去了。
最近也有人報(bào)導(dǎo)了利用人類的生長激素基因使小鼠成為超級小鼠的。超級小鼠的育成,開創(chuàng)了基因工程在哺乳類動(dòng)物中獲得成功的首例。它對于醫(yī)學(xué)和畜牧業(yè)的發(fā)展有著極其深遠(yuǎn)的意義和廣闊的前景。