石興勇，王吉，陳斌

(1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410000； 2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410000；3. 湖南賽諾生物科技股份有限公司，長(zhǎng)沙 410000； 4. 長(zhǎng)沙綠葉生物科技有限公司，長(zhǎng)沙 410000)

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是指經(jīng)人工飼養(yǎng)、繁育，遺傳背景明確或來源清楚，攜帶的微生物及寄生蟲受到控制，用于科學(xué)研究、教學(xué)、生產(chǎn)和檢定以及其他科學(xué)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物[1]。目前常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有小鼠、大鼠、豚鼠、兔、猴、犬、豬等，小型豬的使用在大多數(shù)的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)研究中還很低。但近年來，無論是國(guó)際還是國(guó)內(nèi)，小型豬的生產(chǎn)量和使用量都在逐年增加[2-3]。

小型豬的品系化培育發(fā)展起步較晚，國(guó)外始于20世紀(jì)30 ～ 40年代，而我國(guó)則起步于20世紀(jì)70 ～ 80年代[4]。相對(duì)于其他實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，小型豬在其生理特點(diǎn)、生物學(xué)特性上有著其它實(shí)驗(yàn)動(dòng)物難以企及的優(yōu)勢(shì)，尤其是在人類疾病動(dòng)物模型等領(lǐng)域越來越受到青睞[5-6]。本文就我國(guó)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)用小型豬的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要概述并對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1 小型豬的生物學(xué)特性

小型豬在分類上屬于動(dòng)物界、脊索動(dòng)物門、脊椎動(dòng)物亞門、哺乳綱、偶蹄目、野豬科、豬屬、豬種，染色體數(shù)目2n=38，自然條件下的平均壽命可達(dá)16年。小型豬是雜食性動(dòng)物，喜歡拱土覓食，具有喜愛清潔的特性，睡覺和排泄的地點(diǎn)都相對(duì)固定，母性行為明顯，護(hù)仔性強(qiáng)。小型豬在部分器官生理結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)與人類極其相似，臟器重量似于人，是較為理想的研究人類相關(guān)疾病的模型動(dòng)物。

2 小型豬在科學(xué)研究中的應(yīng)用

豬和人在皮膚、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等解剖組織、生理和營(yíng)養(yǎng)代謝方面極為相似。小型豬從早期研究酒精對(duì)機(jī)體影響的動(dòng)物模型[7]，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，逐漸延伸到人類心血管疾病[8]、糖尿病[9]等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。近年來，隨著研究的深入和小型豬品系化培育的發(fā)展，以小型豬為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的人類疾病研究越來越多，小型豬在皮膚、心血管系統(tǒng)、糖尿病以及骨科等領(lǐng)域的研究中，與其他實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相比，已具有不可替代性。其在皮膚研究領(lǐng)域的應(yīng)用主要為皮膚燒傷、損傷和瘢痕等模型研究[10-13]。在心血管系統(tǒng)疾病研究領(lǐng)域，主要作為動(dòng)脈粥樣硬化模型研究，如動(dòng)脈粥樣硬化的致病因素和藥物及其他因子對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的影響等模型研究[14-17]。在糖尿病研究領(lǐng)域中，Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病的小型豬模型研究均有相關(guān)的模型建立報(bào)道[18-19]。在骨科領(lǐng)域研究中，主要以小型豬的骨壞死、骨損傷修復(fù)等模型研究[20-21]。

此外，小型豬在人類疾病的模型研究中正在逐漸涉及到更廣的領(lǐng)域。在腦科研究領(lǐng)域里，有缺血性腦病的小型豬模型[22]、亨廷頓氏舞蹈病(Huntington’s disease，HD)的小型豬模型[23]，以及藥物在腦區(qū)的影響的相關(guān)研究模型[24-25]。在毒理學(xué)研究以及藥物安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域中，小型豬同樣被認(rèn)為是一個(gè)非常具有潛力的新型研究平臺(tái)[26-27]。在異種移植領(lǐng)域，早在2009年，國(guó)際異種移植協(xié)會(huì)發(fā)布了關(guān)于接受Ⅰ型糖尿病豬胰島產(chǎn)品臨床試驗(yàn)條件的一致聲明，同時(shí)公布了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。公開資料顯示，早期美國(guó)監(jiān)管部門對(duì)小型豬作為異種移植供體豬的要求也發(fā)布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)并得到了廣泛的認(rèn)可[28]。當(dāng)前小型豬的異種移植研究已有一定的臨床數(shù)據(jù)，如小型豬作為異種移植供體豬臨床試驗(yàn)篩選[29]以及小型豬異種移植耐受模型研究[30]。隨著研究的深入，小型豬在科學(xué)研究中的優(yōu)勢(shì)將逐漸被發(fā)掘，使用范圍也將會(huì)越來越廣闊。

3 常用小型豬資源概況

3.1 國(guó)外小型豬資源

國(guó)際上對(duì)于小型豬的培育，大多是采用不同的地方豬種進(jìn)行雜交選育而成，因此遺傳基礎(chǔ)差異較大。早在20世紀(jì)40年代，美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)LM Winters教授領(lǐng)導(dǎo)的小組在荷曼研究所育成了全世界第一個(gè)小型豬品系[4]，之后美國(guó)科學(xué)家所培育的小型豬品系中，多數(shù)都是以該品系為基礎(chǔ)進(jìn)行改良選育而成。歐美國(guó)家常用的小型豬品系如表1所示。雜交選育是歐美國(guó)家常用小型豬品系的主要育成方式，這種育成方式致使豬群的血緣繁雜、遺傳背景多樣。在用途上，國(guó)外的小型豬由于發(fā)展較早，研究更加深入，使用范圍也較為廣闊。

3.2 國(guó)內(nèi)小型豬資源

中國(guó)是一個(gè)養(yǎng)豬大國(guó)，小型豬資源豐厚，加之中國(guó)地理地域等因素，在小型豬的選育上具有天然封閉群特性和高度近交等先天條件。以長(zhǎng)期自然形成的小型豬種群為種源進(jìn)行種內(nèi)選育，培育各具特色的小型豬品系，能滿足生命科學(xué)研究中的多種需求。目前我國(guó)常用的小型豬品系如表2所示。我國(guó)小型豬品系的主要育成方式是種源選育和近交繁殖，豬群遺傳背景清晰，遺傳性狀穩(wěn)定。我國(guó)實(shí)驗(yàn)小型豬發(fā)展起步晚，速度緩，主要應(yīng)用領(lǐng)域在基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品質(zhì)量檢定上，更加深入的研究還有待相關(guān)人員的努力。

表1 國(guó)外常用小型豬品系Table 1 Miniature swine strains commonly used abroad

表2 國(guó)內(nèi)常用的小型豬品系Table 2 Miniature swine strains commonly used in China

4 中國(guó)現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)小型豬地方標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)使用概況

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物工作的規(guī)范性和科學(xué)性的重要保證，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物地方標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)體系的重要組成部分。目前我國(guó)實(shí)驗(yàn)用豬現(xiàn)行有效的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)僅有《GB/T 22914-2008 SPF豬病原的控制與監(jiān)測(cè)》一份。據(jù)中國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)(https://www.lascn.net/Category_1212/Index.aspx)顯示，截止2018年5月，我國(guó)現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)用豬的地方標(biāo)準(zhǔn)有36個(gè)，分別是北京、湖南、江蘇、海南、黑龍江和云南頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。地方標(biāo)準(zhǔn)的制定與推行對(duì)于實(shí)驗(yàn)小型豬資源的品系化、規(guī)范化、規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有積極的引導(dǎo)作用。

據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證查詢管理系統(tǒng)(http://www.lascn.net/permit/searchpermit.aspx)顯示，截至2018年5月，我國(guó)具有實(shí)驗(yàn)小型豬生產(chǎn)許可的單位有34家、小型豬使用許可證的單位有112家。如圖1所示，2013年至2017年期間我國(guó)具有實(shí)驗(yàn)小型豬生產(chǎn)和使用許可的單位均呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中具有使用許可的單位從2013年16家增加到2017年的106家，以平均每年25家的數(shù)量遞增，在生產(chǎn)許可方面則以每年5家左右的數(shù)量增加。從圖表上看，小型豬的使用在逐年增加且速度較快，而生產(chǎn)上雖然也在增加，但增加的趨勢(shì)上遠(yuǎn)不及使用的增加趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)用小型豬在使用和生產(chǎn)上存在一定的脫節(jié)。

圖1 2013 ～ 2017年期間我國(guó)具有實(shí)驗(yàn)小型豬有效生產(chǎn)/使用許可的單位數(shù)量Figure 1 Number of units with effective production permits/use permits for experimental miniature swine in China from 2013 to 2017

5 我國(guó)實(shí)驗(yàn)小型豬發(fā)展面臨的主要問題及對(duì)策

由于我國(guó)的地域特點(diǎn)以及傳統(tǒng)的育種方式，許多小型豬種具有明顯的地域特征，是天然的封閉群豬群。長(zhǎng)久以來我國(guó)許多地方豬群多數(shù)情況下都是以近親繁殖的方式繁衍后代，豬群的近交程度高，這對(duì)近交系品系化培育具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。地方豬群的種群特征明顯，遺傳性狀、繁殖性能穩(wěn)定，不同群體各具特色。但是，目前我國(guó)實(shí)驗(yàn)用小型豬發(fā)展還面臨著很多問題，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

5.1 保護(hù)力度小

目前在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的相關(guān)法律法規(guī)方面，我國(guó)尚未形成一個(gè)完善的體系。我國(guó)對(duì)于保護(hù)野生動(dòng)物資源的意識(shí)很早就有了，早在1988年就通過了《中華人民共和國(guó)野生動(dòng)物保護(hù)法》，地方政府也在積極發(fā)布相關(guān)的管理?xiàng)l例。然而，相關(guān)從業(yè)人員普遍面對(duì)的問題是：工作條件差，待遇低，人才流失嚴(yán)重，缺乏必要的技術(shù)培訓(xùn)。尤其是基層的飼養(yǎng)人員，文化水平普遍偏低，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的認(rèn)知程度不高。《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》(全國(guó))和地方實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例的發(fā)布，加強(qiáng)了我國(guó)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的管理，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的監(jiān)管和保護(hù)力度都獲得了很大程度的提升，但與國(guó)外高水平的國(guó)家相比還略有不足，部分國(guó)家如巴西、墨西哥在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用和保護(hù)等方面已經(jīng)有了專門的立法進(jìn)行規(guī)范[31-32]。同時(shí)，在動(dòng)物福利倫理等方面，我國(guó)對(duì)其監(jiān)管重視程度也不及國(guó)外[33]。

5.2 發(fā)展阻力大

小型豬品系化發(fā)展的阻力分為內(nèi)在阻力和外在阻力。內(nèi)在阻力源于豬源自身問題：高度近交和近交衰退。高度近交與近交衰退是我國(guó)小型豬品種品系化育種過程中無法回避的高難度挑戰(zhàn)，近交衰退嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致育種絕代。外在阻力主要源于小型豬的直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值。小型豬生長(zhǎng)緩慢，體型小，直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值不能同家豬相比。在沒有外來投入的前提下，小型豬很難得到大規(guī)模的繁殖，投入與產(chǎn)出不成正比直接阻礙了小型豬的發(fā)展。2014年我國(guó)育成并報(bào)道了首個(gè)小型豬近交系即五指山小型豬近交系(WZSP)[34]，小型豬近交系的成功培育，意味著我國(guó)已經(jīng)具備了有效可行的小型豬近交系培育策略和鑒定方法，為其他品系小型豬近交系的培育提供了可借鑒的培育經(jīng)驗(yàn)，如培育過程中如何近交衰退問題的處理、目標(biāo)性狀的維持、飼育過程的管理等。同時(shí)也為小型豬近交系培育完成提供可參考的鑒定方法。五指山小型豬近交系的育成是我國(guó)躋身實(shí)驗(yàn)小型豬品系化發(fā)展領(lǐng)域前列的重要標(biāo)志。

5.3 育成品系少

我國(guó)小型豬的育成品系和種群基數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。從整體上看，目前我國(guó)主要的小型豬品系有版納小型豬、巴馬小型豬、貴州小型豬、五指山小型豬、合作豬、西藏小型豬和部分未命名品系的小型豬，這相對(duì)于我國(guó)上百種地方品種的豬種資源來說，品系數(shù)量還是太少。從地域上看，我國(guó)實(shí)驗(yàn)小型豬的生產(chǎn)地域分布不均，主要集中在北京、江蘇、廣東、上海等地。從種群基數(shù)上，不同品系小型豬的種群基數(shù)相差較大，大的種群有數(shù)千近萬頭，而小的種群則只有數(shù)百頭甚至更少，其中巴馬小型豬和貴州小型豬的群體規(guī)模數(shù)量就占到了小型豬規(guī)?？偭康囊话胍陨稀Ｎ覈?guó)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)用小型豬資源無論是品系還是數(shù)量都尚未滿足科學(xué)研究所需，更多品系的育成還有待相關(guān)從業(yè)隊(duì)伍的努力奮斗。

解決我國(guó)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)小型豬發(fā)展所面臨的問題，需要循序漸進(jìn)。我國(guó)實(shí)驗(yàn)用小型豬的開發(fā)應(yīng)用至今也才40多年，而豬的傳代周期相對(duì)較長(zhǎng)，育成一個(gè)成熟穩(wěn)定的品系，需要的時(shí)間很長(zhǎng)。法律法規(guī)的完善以及相關(guān)從業(yè)人員的整體待遇水平、專業(yè)技能水平的提升都不是一朝一夕能完成的。育種阻力的克服，既要在育種過程中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也要借鑒國(guó)外成功的培育經(jīng)驗(yàn)來完善自己的培育方案。實(shí)驗(yàn)用小型豬品系的育成，需要發(fā)揮我國(guó)豬種資源的自身優(yōu)勢(shì)，利用傳統(tǒng)的育種方法，結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)如基因敲除、細(xì)胞克隆、低溫貯藏等新技術(shù)[35]，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)新品系及定向化品系的繁育。新技術(shù)的綜合利用無論是對(duì)新品系的育成還是種群資源的保護(hù)都具有重要意義。

6 我國(guó)實(shí)驗(yàn)小型豬發(fā)展展望

小型豬資源的開發(fā)與保護(hù)需要地方政府與企業(yè)、私人的協(xié)同努力。我國(guó)小型豬種源豐富，但品系繁雜，群體規(guī)模小，產(chǎn)仔數(shù)偏少，高度近交下的生產(chǎn)性能低，加之外來投入少，保護(hù)力度小，直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值低等因素一直限制著實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化小型豬的發(fā)展。短期內(nèi)對(duì)小型豬資源的投入是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于產(chǎn)出的，小型豬資源的開發(fā)與保護(hù)，需要政府長(zhǎng)期的大力扶持，企業(yè)或私人的長(zhǎng)久努力。

實(shí)驗(yàn)用小型豬的品系化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化是我國(guó)實(shí)驗(yàn)用小型豬發(fā)展的大方向、大趨勢(shì)。品系化、標(biāo)準(zhǔn)化是小型豬資源作為科研用途的重要基礎(chǔ)。規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化是實(shí)現(xiàn)小型豬資源由投入轉(zhuǎn)為產(chǎn)出的最終途徑。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不同于經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生產(chǎn)管理需要執(zhí)行較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)操作程序(Standard Operating Procedure，SOP)，在飼養(yǎng)條件和種群管理上具有更高、更嚴(yán)的要求。當(dāng)前國(guó)際、國(guó)內(nèi)主流的動(dòng)物模型大多數(shù)是大鼠、小鼠等模型，并已形成了成熟產(chǎn)業(yè)鏈。小型豬雖然有著其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但是由于小型豬飼育條件要求相對(duì)較高，品系化培育難度大，培育周期長(zhǎng)，育成品系少以及已有品系種群基數(shù)小等實(shí)際問題，決定了目前小型豬的發(fā)展進(jìn)程只能循序漸進(jìn)，其快速發(fā)展所要走的路還比較長(zhǎng)。

新興技術(shù)的利用是我國(guó)小型豬定向化品系培育的重要手段?！癈RISPR/Cas9”技術(shù)被認(rèn)為能夠在活細(xì)胞中最有效、最便捷地“編輯”任何基因。通過基因編輯技術(shù)獲得目的基因缺失或基因片段嵌入的“活細(xì)胞”，再結(jié)合已經(jīng)較為成熟的動(dòng)物克隆技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)獲得滿足實(shí)驗(yàn)需求的基因型動(dòng)物個(gè)體。目前使用該技術(shù)育成能夠滿足需求的豬只已經(jīng)具有較多的研究報(bào)道和成功案例[36,37]。但由于該技術(shù)尚未完全成熟、技術(shù)要求高、研究成本高、成功率低等原因，以及克隆動(dòng)物的生物安全與社會(huì)倫理依舊存在著爭(zhēng)論等因素，該技術(shù)現(xiàn)階段還未能普及和大規(guī)模使用，目前只在少數(shù)豬群或者試驗(yàn)豬只上得到應(yīng)用。新興技術(shù)在動(dòng)物定向化品系培育上具有巨大的潛力，相信隨著基因編輯和動(dòng)物克隆技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)小型豬品系短時(shí)間內(nèi)全新品系、定向化品系育成只是時(shí)間問題。

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