摘要：疾病動物模型在認(rèn)識疾病本質(zhì)、確定防治方案及藥物研究上十分重要。轉(zhuǎn)基因動物人類疾病動物模型的研究和建立在基因水平上研究人類疾病、揭示各個基因的各種功能中將起重大作用。本文列舉了國內(nèi)外學(xué)者構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因動物模型的成果和進(jìn)展，提示轉(zhuǎn)基因動物模型將在人類基因組計(jì)劃(HOP)的后基因組時代發(fā)揮其獨(dú)特、重大的作用。
　　關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因動物；人類疾病動物模型；應(yīng)用
　　中圖分類號；R—332
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　文章編號：1007—2349(2007)06—0043—03
　　
　　1轉(zhuǎn)基因動物
　　
　　轉(zhuǎn)基因動物是指基因組中穩(wěn)定整合有以實(shí)驗(yàn)方法導(dǎo)人的外源基因或特定的DNA片段的動物。1974年美國科學(xué)家Jaenisch把猿猴病毒40(sv40)注入小鼠囊胚腔得到部分體組織中含有sv40DNA的嵌合體小鼠，1976年他們利用反轉(zhuǎn)錄病毒與小鼠卵裂球共培養(yǎng)把莫氏白血病病毒基因插入小鼠基因組，建立了世界上第一個轉(zhuǎn)基因小鼠系嘲。1980年Gordon等將猿猴病毒和人單純皰疹病毒(HSV)的tk(thymiaine kinase)基因整合后的質(zhì)粒直接注入小鼠受精卵原核中，首次創(chuàng)建了顯微注射轉(zhuǎn)基因法。20多年來轉(zhuǎn)基因技術(shù)受到廣泛的重視和運(yùn)用并得到迅速發(fā)展，目前已經(jīng)制備出轉(zhuǎn)基因小鼠、大鼠、兔、魚、牛、豬、羊等多種動物的轉(zhuǎn)基因品系。
　　
　　2人類疾病動物模型
　　
　　人類疾病的動物模型(animal model of human disease)是指醫(yī)學(xué)研究中將動物里的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的動物實(shí)驗(yàn)對象和相關(guān)材料。動物模型在研究人類疾病中起著重大意義，避免人體實(shí)驗(yàn)造成的危害，提供發(fā)病率低、潛伏期長和病程長的疾病材料?？稍黾臃椒▽W(xué)上的可比性，研究人類疾病發(fā)生的分子機(jī)制、組織病理，以及藥物的治療效果等。目前人類疾病動物模型的常規(guī)獲得方法有以下幾種。
　　2.1實(shí)驗(yàn)性動物模型又稱誘發(fā)性動物模型，是指研究者通過使用物理的、化學(xué)的、生物的和復(fù)合的致病因素作用于動物，造成動物組織、器官或全身一定的損害，出現(xiàn)某些類似人類疾病時的功能、代謝或形態(tài)結(jié)構(gòu)方面的疾病。例如切斷的冠狀動脈分支復(fù)制心肌梗死模型。
　　2.2自發(fā)性動物模型指實(shí)驗(yàn)動物未經(jīng)任何處理，在自然條件下動物自然發(fā)生，或由于基因突變的異常表現(xiàn)，通過育種保留下來的動物模型，其中主要包括近交系的腫瘤疾病模型和突變系大遺傳疾病模型。轉(zhuǎn)基因動物作為人類疾病模型，可利用它來研究疾病發(fā)病機(jī)制、評估新藥療效。目前國內(nèi)外科技工作者已經(jīng)生產(chǎn)出一些人類疾病的轉(zhuǎn)基因動物模型。目前已應(yīng)用和公布的大部分轉(zhuǎn)基因動物模型處在基礎(chǔ)研究而不是臨床研究。在臨床前研究中，轉(zhuǎn)基因動物作為人類疾病模型可應(yīng)用的數(shù)量少，但不斷生產(chǎn)的模型被廣泛應(yīng)用于臨床前、藥物開發(fā)。
　　
　　3轉(zhuǎn)基因動物模型在人類疾病動物模型的主要成果
　　
　　3.1在遺傳病中的應(yīng)用 以前關(guān)于遺傳疾病的動物模型，一般僅靠自然界突變產(chǎn)生的動物，經(jīng)過一代代的育種繁殖而保留下來的，而突變的發(fā)生率無疑是很低的。轉(zhuǎn)基因動物模型無論在數(shù)量上、與人類遺傳病近似程度上、品系保持上都具有無比的優(yōu)勢。
　　3.1.1先天愚型疾病將正常的Ca／Zn過氧化物歧化酶基因轉(zhuǎn)入小鼠體內(nèi)，并使之過量表達(dá)，該小鼠就表現(xiàn)出與21三體綜合征相似的表現(xiàn)，因此該小鼠就可作為先天愚型(Dbwns綜合征)的動物模型。3.1.2地中海貧血小鼠地中海貧血是一種常見的血液遺傳病，是由于球蛋白鏈合成速度降低，導(dǎo)致鏈和非鏈的合成不平衡，結(jié)果多余的蛋白珠鏈沉積在紅細(xì)胞膜上，改變了膜的通透性和硬度，導(dǎo)致溶血性貧血。地中海貧血可分為兩種主要類型：a—地中海貧血(珠蛋白鏈合成減少或缺少)和8—地中海貧血。李政建立帶紅系，增強(qiáng)子S’HS2的人β41／42珠蛋白基因的轉(zhuǎn)基因小鼠模型，從而成功地復(fù)制了小鼠—β地中海貧血模型。自然產(chǎn)生的β—地中海小鼠為人β—地中海貧血的病理生理提供了有用的模型，可以做一些難以在病人身上完成的試驗(yàn)。將癌基因與特定的啟動子、增強(qiáng)子融合，引入動物體內(nèi)，制備轉(zhuǎn)癌基因動物，研究致癌機(jī)制。SV40Tag基因與胰島素基因增強(qiáng)子，引入小鼠體內(nèi)并在胰腺中表達(dá)SV40Tag，誘導(dǎo)了胰腺癌。
　　3.2傳染病轉(zhuǎn)基因動物模型一些傳染病病原體的致病病原體的致病機(jī)理、疫苗研制、藥物篩選等諸多項(xiàng)目的研究一直因缺乏經(jīng)濟(jì)可行的天然敏感動物模型而受阻，如HBV、HDV、HZV、Polivovirus等自然狀態(tài)下均只能感染黑猩猩在內(nèi)的少數(shù)幾種靈長類動物，致力于對這些病原體敏感、廉價的動物模型的尋找一直是各國學(xué)者堅(jiān)持不懈奮斗的目標(biāo)。正因?yàn)槿绱?，針對他們的轉(zhuǎn)基因動物模型就隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的問世應(yīng)用而產(chǎn)生了嘲，如乙型肝炎病毒轉(zhuǎn)基因小鼠動物模型。乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)感染與慢性肝炎、肝硬化、肝細(xì)胞癌的發(fā)生密切相關(guān)。HBV是一種宿主特異性極強(qiáng)的嗜肝病毒，制備部分HBV基因或HBV全基因組的轉(zhuǎn)基因小鼠為研究HBV在宿主體內(nèi)的表達(dá)、包裝以及分泌等生物學(xué)的特性提供了良好的試驗(yàn)材料，也是抗HBV藥物和臨床相關(guān)疾病治療的理想動物模型。早在1985年美國的Chisari等和法國的Rsbinet等同時在{Science》雜志上報道了他們通過受精卵原核內(nèi)顯微注射的方法建立了轉(zhuǎn)基因小鼠。第二軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部細(xì)胞生物學(xué)教研室胡以平等經(jīng)多年努力相繼構(gòu)建了HBVpres／s、HBV xdr亞型的轉(zhuǎn)基因小鼠，2003年胡以平等構(gòu)建HBV轉(zhuǎn)基因小鼠C57—TgN(HBc ayw)SMM，進(jìn)一步研究HBV各基因在體內(nèi)的特性以及乙型肝炎病毒核心抗原(hepatitis B virus core gene，HBc)基因在乙型肝炎病毒感染中的作用，并且對HBV核心抗原顆粒(HBcAg)在肝臟中的表達(dá)進(jìn)行驗(yàn)證。但是通過生殖系所產(chǎn)生的HBV轉(zhuǎn)基因小鼠在出生前就能在內(nèi)源性HBV啟動子的控制下，在肝臟內(nèi)持續(xù)轉(zhuǎn)基因表達(dá)，在肝細(xì)胞內(nèi)沒有HBsAg以亞病毒顆粒的形式以9000ng／nl的濃度分泌人血。這些小鼠對高水平的循環(huán)耐受，不產(chǎn)生HBs，可被用作HBV慢性攜帶狀態(tài)模型。
　　3.3在腫瘤方面的運(yùn)用腫瘤動物模型最早源自小鼠自發(fā)突變或致癌劑誘變而得，但自發(fā)突變率在自然狀態(tài)下通常很低，而誘變模型也因其不可精確控制性而限制它們的應(yīng)用。在過去20多年間，隨著人們對癌基因的激活或抑癌基因失活在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用認(rèn)識日益深入，以及近年發(fā)展起來的在小鼠生殖系引入可誘導(dǎo)或精細(xì)調(diào)控突變技術(shù)的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上腫瘤小鼠模型建立工作取得很大進(jìn)展。運(yùn)用轉(zhuǎn)基因方法建立了腦腫瘤動物模型。
　　3.3.1首次報道的腦腫瘤模型采用SV40的早期區(qū)表達(dá)基因(即T—抗原和t—抗原基因)作為靶基因轉(zhuǎn)入小鼠而建立。
　　3.3.2制作轉(zhuǎn)基因動物肝癌模型的方法主要有(1)肝炎病毒轉(zhuǎn)基因肝癌模型，構(gòu)建方法過程類似乙型肝炎轉(zhuǎn)基因動物模型的建立。(2)SV40轉(zhuǎn)基因動物肝癌模型，Dubois等利用人ATⅢ基因和SV40T抗原(SV40—Tags)序列構(gòu)建外源DNA，建立SV40轉(zhuǎn)基因肝癌模型。(3)TGFa／C—myc轉(zhuǎn)基因小鼠肝癌模型，由Murakami等人培育的Alb／c—myc轉(zhuǎn)基因小鼠和培育的MT／TGF轉(zhuǎn)基因小鼠交配獲得TGF／c—myc轉(zhuǎn)基因小鼠。(4)TGF／轉(zhuǎn)基因小鼠肝癌模型，F(xiàn)ator等利用構(gòu)建的豬A1B／TGFl轉(zhuǎn)基因小鼠肝癌模型，該模型的腫瘤平均潛伏期為16～18個月，腫瘤發(fā)生率為59％。
　　3.3.3前列腺癌轉(zhuǎn)基因動物模型在1996年Gringrich等將probasin的啟動子中一段454個堿基的序列與SV40序列連接，轉(zhuǎn)入小鼠受精卵細(xì)胞，建立了轉(zhuǎn)基因NZXnK45kq05dhJHt7ZeVHg==小鼠前列腺癌動物模型TRAMP(Transgenic adenoeardnoma mouse prostate)。
　　3.3.4轉(zhuǎn)基因胃癌模型直接調(diào)控胃癌的相關(guān)基因轉(zhuǎn)染到動物胚胎中而形成腫瘤，如轉(zhuǎn)染了腺病毒12Ela／Elb轉(zhuǎn)基因大鼠在扁平上皮和圓柱形上皮的結(jié)合點(diǎn)附近形成了類似與自然發(fā)生的胃癌，同時Thompson等用長424bp的CEA促進(jìn)劑SV40T抗原轉(zhuǎn)基因構(gòu)建了胃腺癌小鼠。
　　除上述的轉(zhuǎn)基因動物模型外，科學(xué)工作者對轉(zhuǎn)基因動物模型在人類疾病動物模型的運(yùn)用做了大量的工作，所建立的轉(zhuǎn)基因人類疾病動物模型不僅涉及遺傳病、傳染性疾病、腫瘤，還包括器官移植、老年性癡呆(AD)、動脈粥樣硬化等領(lǐng)域。4轉(zhuǎn)基因動物模型在中醫(yī)藥動物模型應(yīng)用的可能
　　從上個世紀(jì)60年代的40多年來中醫(yī)藥動物模型研究雖已取得一些進(jìn)展和成果，但仍是制約中醫(yī)藥發(fā)展的瓶頸問題。目前制作中醫(yī)藥動物模型的方法有病因模型、病理模型、證病結(jié)合模型。同時也存在著病因模型的不確定性、傳統(tǒng)病因模型忽視了人與動物之間的差異、同證候模型間缺乏比較研究等問題。HGP研究的方法學(xué)和中醫(yī)的整體觀、辯證觀有許多相似之處。在微觀水平的基因調(diào)控與修飾，反應(yīng)生命機(jī)體的整體機(jī)能狀態(tài)，基因組的多樣性決定了個體的特異性。如能將轉(zhuǎn)基因動物運(yùn)用于中醫(yī)藥動物模型的構(gòu)建上，那無疑對中醫(yī)藥的發(fā)展和HGP的研究都是雙利的。
　　
　　5總結(jié)
　　
　　總之，轉(zhuǎn)基因動物模型具有能在整體水平從時間和空間四維角度同時觀察基因表達(dá)功能和表型效應(yīng)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。尤其在HGP不斷取得成果的背景下，轉(zhuǎn)基因動物人類疾病動物模型能從基因水平上研究健康或疾病狀態(tài)的生物體生理和病理。同時若HGP不采用與人類疾病同源模型，其計(jì)劃就不能圓滿完