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“我想购买几只肥胖症小鼠”、“我想预订老年痴呆症小鼠”……位于浦口的南大模式动物研究所,前来购买小鼠的单位络绎不绝。昨天,该研究所迎来十周 岁生日,一幢生物医药创新平台大楼同时封顶。记者在探访时发现,除了小鼠,研究所里还养着果蝇、斑马鱼、爪蛙等模式动物,供工作人员做实验研究,以此发现 不同基因和人类疾病的关联。
小鼠实验室
这里住着1304种有各种病的小鼠
在南大小鼠实验室里,住着上千种“生病”的小鼠。它们有的得了心脏病,有的得了糖尿病,有的得了脱发症……“凡是人类常见的疾病,在这里基本上都能找到模型。”实验室副主任李朝军告诉记者,他们共有1304种小鼠,其中700多种是南大自己建立的人类疾病动物模型。
这些生病的小鼠,有的被敲掉一段基因,有的被植入一段基因,有的则是转基因。根据类型不同,呈现出不同的症状。“得了老年痴呆症的小鼠记忆力就很差。假 使我们打一只小鼠的同时用光照它,下次再有亮光照射时,这只小鼠就会跑走。但得了老年痴呆症的小鼠就不会有这种反应,因为它们完全记不得上次的经历。再比 如我们敲掉一只小鼠神经体发育的相关基因,它的神经系统的生长就会出现缺陷。”
“这些小鼠是研究人类各种疾病病理的实验对象。”李朝军介绍,为了分析基因对行为的改变,进行病理研究,这些患病小鼠从头到脚的所有器官指标都会进行记录。“我们会给小鼠做颁罢、心电图、脑电波……全部采用国际通用的标准化方法,便于结论对比。”&苍产蝉辫;
做实验要丑补辫辫测,死亡时不能太痛苦
“进实验室有严格要求,我平时都进不去。”当记者提出想到小鼠实验室参观一下,被李朝军婉言拒绝了。
李朝军告诉记者,小鼠生活在无菌环境里,喝净化水,食物严格到连碳水化合物和脂肪占多少比重都有标准。进实验室前,首先要签字,再换上“隔离服”,戴上 帽子和口罩,全副武装地通过特殊的消毒杀菌通道。另外,必须是经过专业培训的工作人员才能进去。因为实验室在摆放食物、倒排泄物等方面都有严格的程序,每 个小鼠的笼子也是互相隔离的,要有单独的通风设备。
为了保证小鼠在安逸的环境中生活,快乐地配合实验和产小鼠,小鼠的一切生活待遇标准 非常严格。“一只笼子里住几只小鼠,也有标准。为了不打扰小鼠睡觉,实验室里不能有噪音。而且,做实验时不能让小鼠感到痛苦,要让它感到happy,死亡 时也不能太痛苦,目前我们采用二氧化碳将其窒息。”
在实验室门外,有几个巨大的铁桶,打开盖子后,一阵白色的雾气飘出来。“这里是液 氮,用来冷冻保存受精过的小鼠胚胎。”李朝军介绍,对常用的做实验的小鼠,会活体保存;对不常用的小鼠模型,为降低保存成本,就会采用液氮冻存,待到需要 时,再将这类胚胎移植到小鼠体内繁殖出来。
基因改造,会不会产生“生化怪物”
李朝军说,小鼠98%的基因组都与人类相同,不仅能够反映出人的状况,而且繁育周期快、体积小、饲养成本低,相比猴子、猪等大型动物,很容易对它的基因组进行改造。
基因改造后的小鼠,会不会出现“怪物”?“有时我看着小鼠,它很突然地两只脚站立起来,这让我想到了电影《生化危机》,当然这是很偶然的现象。”李朝军笑着说。&苍产蝉辫;
不过,作为从事动物基因研究的专家,李朝军很快否认了很多美国大片里动物基因突变的危害:“比如我们对小鼠做敲除基因的实验,如果这类基因很重要,敲除后,小鼠可能就不能在母体中存活下来。一般来说,在基因改造后太过异常,恐怕早已胎死腹中。”
预订小鼠生意火,一年售出十万只
“我想购买几只肥胖症小鼠”、“我想预订老年痴呆症小鼠”……慕名到南大模式动物研究所预订各种病症小鼠的单位络绎不绝。目前南大的小鼠资源库可提供 1300多种人类疾病的小鼠模型,其中1/3的品种已对外销售。“一般是高校、科研机构和药企来购买。”李朝军透露,他们的小鼠每年要卖出一两百种,至少 有3万只,销售量最大时达10万只。普通的小鼠一般300至400元一只。而有些科研院所,会特别定制某种患病小鼠模型,根据基因组序列的复杂程度,一般 培育出来,需要1年至2年时间,价格也高一些。
李朝军透露,目前南大已参与国际小鼠表型同盟,该同盟计划在10年内,将2万多个小鼠基 因做成几十万种各类型的小鼠模型,通过系统的研究,分析不同基因对小鼠行为的改变,将所有数据放在库里,形成全世界通用的方法。以后,人类不管有任何生理 和病理的变化,如果想看相关资料时,都可以在小鼠资源库里找到研究资料。据了解,南大每年要做1000个基因,大概占到整体计划的5%。
果蝇实验室
果蝇从美国日本进口
吃营养大餐
在南大模式动物研究所,还养着成千上万只果蝇。这些小生物看上去只比蚊子大一些,透过显微镜,可以看到果蝇大大的眼睛、饱鼓鼓的腹部,和苍蝇长得十分相似。
在实验室的门外,有五个大保温柜,上面显示的温度有细微差异,但都在25℃左右。透过玻璃,可以看到柜子里密布着小试管,每个试管里都蜷曲着上百条米白 色的小软虫,有的则在管壁上结了茧。“这些虫就是果蝇的幼虫,成长期只要10天。那些已经结茧的,差不多6天就可以变成果蝇了。”工作人员吴婧介绍,因为 果蝇成长期短易繁殖,现在不少国家都拿它作为科研的模式动物,已经有了国际通行的研究标准。
一堆果蝇安静地躺在显微镜下,偶尔伸一下腿。吴婧说,将这些果蝇从管中取出前,他们先往管里注入二氧化碳将其麻醉了。
“你看这些果蝇,有的眼睛是红色的,有的是白色的,有的翅膀是直的,有的是卷的。”吴婧告诉记者,果蝇呈现出的外形差异,是因为它们中的一些发生了染色 体的突变。他们挑出需要研究的果蝇,和工具果蝇杂交,再把得出的幼虫进行解剖、抗体染色等,从中观察基因突变给遗传带来的变化。“我们主要研究与肌动蛋白 有关的基因。这种蛋白相当于细胞的“骨骼”,可以稳定细胞,也可以在移动细胞时改变细胞形状。肌动蛋白在人体内也存在,这样的研究对人类医学也有借鉴意 义。”
要挑选需要特定变异的果蝇,除了观察外形,还要花一番工夫。有的时候,一管果蝇有用的并没有几只。
据了解,小小果蝇来头不小,因为必须是黑腹果蝇,所以都是从美国和日本专门进口的,一管子就要几十美元。平时果蝇们吃的也很有“营养”,有玉米粉、白糖、酵母粉、琼脂等,都是它们的美味大餐。
斑马鱼实验室
斑马鱼
87%的基因与人类同源
透明的身体上,漂亮的斑马纹清晰可见。只有叁四厘米长的斑马鱼在水里优雅地游着,它们也是研究所里的模式动物。
“它们是非洲热带鱼,必须生活在28℃左右的水温里,对室温也有要求。”鱼房里有点热,工作人员李奎不停擦汗:“这种鱼饲养成本很低,不到30平方米的房间就能养几万条;而且每周产卵数量多,达到几十到几百个,可做多种基因变异标本。”
别看斑马鱼小,它们和人类基因有着高度同源性。李奎说,小鱼30000个基因中有87%与人类同源,这意味着其实验结果大多数情况下适用于人体。更重要 的是,斑马鱼的胚胎通体透明,这在脊椎动物中是独一无二的,可在光镜下直接观察胚胎的变化,可以看到血液在体内的流向,以及某个基因在某个器官或者整个个 体的表达模式。“作为模式动物,斑马鱼还有一个极大的优越性:胚胎在体外发育,而且生长极快,24小时内大部分器官形成,3个月即可成年。科研人员能在显 微镜下直视斑马鱼受精卵发育成为小鱼的全过程,这一优越性使得斑马鱼成为研究人类疾病发生机理的优良模式动物。”
在鱼房里,分布着上百 个大大小小贴着标签的鱼缸,每个标签记录着鱼儿被敲除的基因类型、时间等。“你看这是被敲掉神经体相关基因的鱼,我们要研究它们在神经发育上将存在什么样 的缺陷。”李奎指着一个鱼缸说,通过敲除不同基因,观察斑马鱼产生的各种畸型发育,来锁定致病基因,这为人类了解新生儿缺陷提供了重要的借鉴作用。“比如 新生儿缺少视黄酸,就会出现骨裂、兔唇等症状。斑马鱼缺少这种东西,也会畸形。”
记者了解到,对斑马鱼进行大规模化学诱变,已经可以模拟多种影响人类健康的重大疾病,比如人类贫血、耳聋、视网膜变性、肌无力症、恶性肿瘤和阿尔茨海默症等。