新疆哈萨克族肥胖儿童菌群人源化动物模型的建立

目的利用无菌小鼠建立新疆哈萨克族肥胖儿童菌群人源化（HFA）动物模型,为深入研究哈萨克族儿童肥胖的病理生理机制提供新的研究方式。方法收集新疆哈萨克族7-13岁肥胖儿童新鲜粪便,男女各10例。20只3周龄无菌级C57BL/6J小鼠（雌雄各半）,按照性别进行分组并编号。小鼠灌胃接种哈萨克族肥胖儿童粪便菌悬液0.1 ml/次,隔日一次,共接种3次,且接种时遵循性别一致原则。于接种后第7天收集小鼠新鲜粪便标本,提取基因组DNA后,采用特异性引物对16S rRNA V3区进行PCR扩增,对扩增产物运用DGGE方法分离并鉴定,以了解HFA动物模型中肠道菌群的定植情况。结果接种哈萨克族肥胖儿童肠道菌群后的无菌小鼠盲肠均减小为正常小鼠大小;HFA动物模型的PCR-DGGE指纹图谱显示各观察标本均形成复杂而多样的菌属条带。结论本实验成功利用无菌C57BL/6J小鼠建立哈萨克族肥胖儿童HFA动物模型,该动物模型是探索哈萨克族儿童特征性肥胖与肠道菌群关系的新的选择方式。

新疆哈萨克族儿童菌群人源化动物模型中酪酪肽mRNA和蛋白的表达

目的观察新疆哈萨克族儿童菌群人源化(HFA)动物模型中酪酪肽(PYY)mRNA和蛋白的表达,探索PYY在哈萨克族儿童肥胖发生中的作用机制,为可能的治疗靶点提供依据。方法将无菌C57BL/6J小鼠20只分为实验组(n=10)和对照组(n=10),均雌雄各半,分别灌胃接种哈萨克族肥胖儿童和正常体重儿童粪便菌悬液,成功制备哈萨克族儿童HFA动物模型,采用实时荧光定量PCR法和免疫组织化学法测定胃底组织、结肠组织及下丘脑组织的PYY mRNA和PYY蛋白的表达。结果实验组小鼠胃底组织、结肠组织PYY mRNA相对表达量低于对照组(P<0.05,P<0.001),下丘脑组织PYY mRNA相对表达量则与对照组小鼠差异无统计学意义(P>0.05)。实验组小鼠胃底组织、结肠组织及下丘脑组织PYY蛋白表达均明显低于对照组(P<0.001)。实验组小鼠PYY受体mRNA相对表达量与对照组小鼠相比,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 PYY可能在哈萨克族儿童肥胖的发生中发挥一定作用,PYY将为哈萨克族儿童肥胖的预防和治疗开辟新的途径。

人源化动物模型在肿瘤免疫治疗药物临床前研究中的应用

近年来,肿瘤免疫调控机制逐渐清晰,随着嵌合抗原受体T细胞免疫疗法获美国FDA批准上市,揭开了肿瘤免疫治疗的新篇章。在肿瘤免疫治疗药物临床前评价过程中,传统的免疫缺陷动物模型存在较多的限制和缺陷,无法模拟人体内肿瘤微环境,也无法针对免疫治疗药物的作用机制反映出药物的靶点毒性。近年来,由于基因编辑技术及干细胞培养技术的不断进步,实验动物的人源化技术取得了巨大的进步。本文总结了目前可用于肿瘤免疫治疗药物研究的3种人源化动物模型(重建人免疫系统动物模型、重建人免疫系统+人源肿瘤组织异种移植动物模型和基因修饰的人源化动物模型)的特点和应用范围,希望为研究者在肿瘤免疫治疗药物临床前开发过程中选择合适的动物模型提供参考。

人源化动物模型的研究进展

实验动物为医学研究不断提供新模型、新技术、新方法。而伴随着实验技术与仪器的发展,原本孤立的学科也交叉融合,基因研究在动物中的实践诞生了基因工程动物。为了更好地模拟人类的性状,产生了人源化动物模型。本文旨在介绍当前几种主流的基因工程动物,以及人源化动物模型的研究进展。

人源化实验动物模型在生物医药领域的应用及质量控制

人源化实验动物模型具有与人更为接近的生理病理特征,在肿瘤精准治疗、药物研发、抗体开发等生物医药领域有广泛的应用价值,但缺乏质量控制标准限制了其应用。因此,对人源化实验动物模型质量进行系统研究有助于推动其在生物医药领域的应用。

建立阿尔茨海默症人源肠道菌群动物模型

目的使用粪菌移植方法经口途径获得阿尔茨海默症人源肠道菌群(human flora-associated,HFA模型小鼠,并通过生物信息学、组织病理学等方法对模型进行评价。方法无菌雌性C57BL/6J小鼠28只,随机分为阿尔茨海默症模型(AD)组和对照(CON)组,分别经口途径接种阿尔茨海默症患者及健康志愿者的新鲜粪便悬液,在移植6、10周后每组安乐7只动物,取粪便进行16S r DNA检测;取脑组织和血液进行Aβ含量、细胞因子检测,脑组织进行组织病理学检查。结果CON组与AD组动物体重增长差异无显著性。α-多样性分析,在造模后两个时间点AD组Simpson指数升高(P<0.05,P<0.01),ACE(P<0.05)和Chao1(P<0.05),Shannon指数降低(P<0.05,P<0.01),与CON组比较差异有显著性。在科水平,AD组拟杆菌科丰度升高(P<0.01,P<0.05),毛螺菌科(P<0.001)、消化链球菌科(P<0.01)丰度降低;在属水平,AD组拟杆菌属丰度升高(P<0.01,P<0.05),梭菌属(P<0.01,P<0.05)、毛螺菌属(P<0.01,P<0.0001)、寄生菌属(P<0.01,P<0.001)丰度降低,与CON比较差异有显著性。β-多样性分析结果,AD组、CON组不同时间点肠型分布在相同区域,不同组别肠型分布在不同区间。2组动物的肠道菌群在微生物物种构成方面存在显著性差异(P<0.05)。AD组小鼠在建模10周时血液和脑中Aβ40含量升高(P<0.05,P<0.01),与CON组比较差异有显著性。与老年斑形成相关的细胞因子检测,IL-1β在建模6周时浓度降低(P<0.05);IL-10在建模6周时升高(P<0.01);TGF-β在建模10周时浓度降低(P<0.01),与CON组比较差异有统计学意义。组织病理学检查未见老年斑生成。结论本研究通过接种患者粪便悬液的方法建立了阿尔茨海默症人源菌群小鼠模型,模型小鼠肠道菌群的结构丰度、与老年斑生成相关细胞因子含量等指标的改变与阿尔茨海默症病人的临床表现类似。

人源化食管癌移植瘤模型的建立

目的将人原代食管鳞状细胞癌细胞与新型3D微载体——microcarrier 6复合,皮下接种于正常免疫功能小鼠,建立患者来源的食管癌移植瘤动物模型,并分析移植瘤病理学特点。方法将40只C57BL/6雄性小鼠按是否接种微载体或微载体与人源性食管鳞状细胞癌细胞复合物分为对照组和实验组,分4次实验进行,每次用10只小鼠,每组各5只,将上述载体及复合物分别接种于小鼠腋下。观察小鼠成瘤时间、成瘤大小、成瘤率,后期行移植瘤病理学苏木素-伊红(HE)染色及免疫组化分析。结果基于microcarrier 6皮下种植人原代食管鳞状细胞癌细胞可在正常免疫功能小鼠成功长出移植瘤,成瘤率为80%,成瘤时间为10~12天,成瘤直径0.8~1.2 cm。病理学HE染色和免疫组化检测结果均符合人食管癌病理学特点。结论应用新型3D微载体复合人食管鳞状细胞癌细胞可成功构建正常免疫功能小鼠人食管癌移植瘤模型。

冠心病人源肠道菌群小鼠模型的建立及评价

目的通过粪菌移植方法建立冠心病人源肠道菌群(human flora-associated,HFA)小鼠模型并对模型进行评价。方法28只无菌雌性C57BL/6J小鼠分为对照(CON)组和模型(CAD)组,分别接种健康志愿者和冠心病患者新鲜粪便悬液,移植后6周和10周每组安乐7只动物,取粪便、血液、主动脉进行16S rDNA、血脂、细胞因子和组织病理学检查。结果从第5周开始CAD组动物体重增长加快(P<0.05)。α-多样性分析,CAD组的Simpson指数在两个时间点的数值均升高(P<0.05,P<0.01),Shannon指数(P<0.05,P<0.01)、ACE(P<0.05)和Chao1指数均降低(P<0.05)。CON组reads主要分布在厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、梭杆菌门(Fusobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、软壁菌门(Tenericutes)。造模6周时,CAD组厚壁菌门、软壁菌门丰度降低(P<0.05),拟杆菌门、疣微菌门丰度升高(P<0.01);造模10周时,CAD组厚壁菌门丰度降低(P<0.01),拟杆菌门、疣微菌门丰度升高(P<0.01)。β-多样性分析,CAD组、CON组的肠型分布在不同区域,同一组的不同阶段则分布在相同区域。CAD组与CON组在微生物物种构成方面存在显著性差异(P<0.05)。CAD组小鼠在建模6周和10周时血液中甘油三酯(TG)(P<0.05,P<0.01),胆固醇(TC)(P<0.05),乳酸脱氢酶(LDH)(P<0.01,P<0.0001)和磷酸激酶(CK)(P<0.01,P<0.05)值均升高。低密度脂蛋白(LDL-C)在建模6周时升高(P<0.05)。细胞因子检测,IL-6在建模6周时浓度升高(P<0.05),10周时减低(P<0.00001);IL-10在建模10周时浓度降低(P<0.05);IL-2、IL-4、IL-5、IL-1β在建模10周时浓度升高(P<0.0001,P<0.05,P<0.0001,P<0.01)。IL-12p70、TNF-α、INF-γ在两个时间点差异无统计学意义。CAD组及CON组小鼠的冠状动脉苏木素-伊红(H.E)染色在建模后两个时间点均未见泡沫细胞形成等动脉粥样硬化改变。结论本研究利用粪菌移植方法获得冠心病人源菌群小鼠,肠道菌群结构丰度、体重、血脂、细胞因子含量等指标出现了与临床类似的改变。

基于LC-MS的冠心病人源菌群小鼠代谢组学研究

目的使用基于液态色谱-质谱联用法(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)的非靶向代谢组学技术研究冠心病人源菌群小鼠特征性代谢产物。方法 28只无菌雌性C57BL/6J小鼠分为对照组(CON)和模型组(CAD),分别接种健康志愿者和冠心病患者的新鲜粪便悬液,移植后6周和10周每组安乐7只动物采集血浆,使用LC-MS技术对小鼠的血浆代谢物进行研究,运用PCA和PLS-DA统计学方法鉴别特征代谢物及相关代谢通路。结果最终通过标准品确认30个在2个时间点均存在的特征性差异代谢物。其中L-肉毒碱、苯丙酮酸、1-萘酚、2-萘酚在模型组显著升高。胆汁酸代谢通路、甘氨酸丝氨酸和苏氨酸代谢途径在建模6周、10周均下调。结论冠心病人源菌群小鼠出现与患者类似的代谢紊乱。

血脑屏障动物模型的研究进展

血脑屏障(BBB)是中枢神经血管单元的重要结构,通过紧密连接及转运蛋白阻止神经毒性物质与病原体入侵,维护中枢神经系统内环境稳定。相较于体外模型,理想的动物模型可更好地模拟BBB生理机制,在血流动力学、屏障完整性、信号转导和物质交换等研究中起重要作用。在BBB动物模型评价方法的研究中,减少创伤、动态评估成为评价方法的重要需求;BBB动物模型的构建由经典模型动物(果蝇、非人灵长类动物)转变为转基因、人源化动物(斑马鱼、小鼠),说明在新技术发展下,与人类蛋白表达相近、适合高通量筛选的BBB动物模型是该领域的主流发展趋势。

中国实验动物学科发展40年

实验动物学以实验动物和动物实验为研究对象,为生命科学、医学等相关学科的发展提供系统性生物学材料和相关技术,是国家科技发展体系的战略支撑条件。介绍了实验动物学科发展的历史、国内外发展现状、国内实验动物学科取得的成绩及存在的不足,探讨了实验动物学科未来发展趋势和发展模式。

国内外实验动物模型概览

实验动物主要分为3类,即常规实验动物,自发突变实验动物和基因工程实验动物。实验动物模型对生命科学、医学等相关学科的发展具有重要的支撑作用。中国实验动物科学起步较晚,但随着国家科研经费投入的增加,中国逐步形成了自己的研发体系和实验动物资源,在特定领域有超过美日的趋势。本文概括介绍了国内外常见实验动物模型,旨在为促进中国实验动物学科的发展提供参考。