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小鼠繁育策略及注意事项大揭秘

当我们为即将开展的研究选择了合适的小鼠模型以后,接下来就需要确定小鼠的扩繁和保种策略了。

小鼠的扩繁和保种方式不仅需要考虑小鼠的育性和繁育表现,也需要结合实验设计来确定。对于JAX的小鼠品系,我们在小鼠品系详情中通常会提供小鼠模型的建议繁育体系,这些繁育体系是JAX小鼠育种专家在对小鼠品系进行繁育测试后挑选出来的最佳繁育策略,您可以在小鼠品系详情的“Technical Support”部分的“Mating System”找到。需要注意的是,我们提供的最佳繁育策略适用于进行保种,而不一定能产生您所需的实验组基因型。小鼠的配繁策略同时也涉及到小鼠的遗传背景和基因型的选择,关于这两部分的介绍,可参考另外两篇blog: 小鼠大学问,10分钟看懂小鼠遗传背景和 一文看懂小鼠的基因型

什么是小鼠的繁育体系?

小鼠的繁育体系是指用于繁育的母本和父本的组合方式。规定母本在前,父本在后,中间以“ x”号隔开。以下通过几个例子来具体说明。

繁育体系中最简单的是近交系小鼠。由于近交系小鼠每个个体在遗传上都是一致的,因此在同一个品系中,小鼠个体之间不存在基因型差异,也就无须在配繁策略中标示基因型,如C57BL/6J( stock# 000664)的配繁策略为Sibling x Sibling, 表示使用同窝兄弟姐妹进行交配。

将两个不同的近交系杂交到一起就形成了杂交品系,那么获得杂交F1代的繁育体系是怎样的呢?我们以常用的B6129SF1/J ( stock# 101043 )为例,为了获得该杂交F1代,我们需要将来自C57BL/6J (品系简称为B6, stock# 000664 )的雌鼠与来自129S1/SvlmJ (品系简称为129S, stock# 002448) 的雄鼠进行杂交。由于涉及到两个不同的近交系,需要在繁育体系中对母本和父本来源的小鼠分别进行标注,因此其配繁体系就表示为 C57BL/6J x 129S1/SvlmJ。相应的,如果使用配繁体系129S1/SvlmJ x C57BL/6J进行繁育,获得的F1代小鼠需表示为129SB6F1(点 这里 了解小鼠品系标准命名规则),它们在遗传上与B6129SF1/J会存在差异,因为在两个配繁体系中,母本和父本进行了交换。

对于基因工程小鼠或者携带自发突变的小鼠模型,由于它们在特定遗传位点存在改变,相同品系不同个体根据是否携带突变等位基因,可以出现不同的 基因型 ,因此在繁育体系中需要在母本和父本中显示繁育所用的基因型。如常用的系统性红斑狼疮模型MRL/MpJ-Faslpr/J ( stock# 000485 )可以有三种基因型:纯合子homozygote, 杂合子heterozygote, 野生型wildtype,且各基因型的小鼠均能正常繁育,因此在繁育过程中,视繁育对亲本基因型的选择不同,可以有多种配繁体系,如:

Homozygote x Homozygote 表示纯合子雌鼠与纯合子雄鼠建立繁殖对;

Heterozygote x Wildtype 表示杂合子雌鼠与野生型雄鼠建立繁殖对;

Wildtype x Heterozygote 表示野生型雌鼠与杂合子雄鼠建立繁殖对,以此类推。

小鼠繁育策略选择的注意事项

了解了小鼠繁育体系的表示方式以后,下面我们就从小鼠的育性、繁育表现和实验设计来介绍繁育策略的制定流程。

在制定繁育策略时,首先需要考虑的是小鼠的育性。

由于特定转基因或者突变的存在,某些基因型的个体可能存在不育的情况,对此我们需要知道小鼠不育的表现是因何产生的。以下是几种比较常见的情况:

1. 配子无法正常产生,则该基因型无法进行繁育;

2. 配子可以产生,但后续由于激素分泌途径或者器官病变导致无法正常生育,则可以使用卵巢移植、体外受精或胚胎移植的方式进行繁育;

3. 如果小鼠可以生育,但是雌鼠产后泌乳出现问题,则可以使用代乳培养的方式进行繁育。

在我们选择合适的小鼠基因型建立繁殖对时,小鼠的繁育周期也不容忽视。小鼠的繁育周期是指小鼠的高效繁育期,通常为3到4周离乳后即建立繁殖对以后的6到8个月,小鼠可以持续高效的进行繁育,过了这段高效繁育期,小鼠还会有一定的繁殖能力,但是繁育表现会逐步变差。不同的小鼠品系其繁育周期也不尽相同,如某些疾病模型的病理进程会严重缩短小鼠的繁育周期,因此我们在建立繁殖对前需要充分了解小鼠的品系特征。

繁育体系除了基因型和繁育周期,还有雌雄配比的问题。常用的雌雄配比是一雌一雄或二雌一雄合笼交配。一雌一雄的优势是方便进行谱系记录,而二雌一雄则可以利用繁殖笼中两只雌鼠之间形成的“阿姨效应”,更好的照顾幼鼠。我们通常建议雌雄鼠在建立繁殖对之后始终保持繁殖对合笼饲养,这样不仅可以利用雌鼠的产后发情期提高繁殖效率,还可以减少雌鼠的焦虑感,改善母性。当然,对于某些繁育周期特别短的雄鼠,为了充分利用雄鼠的繁殖期,我们也会建议采用雌鼠轮换的策略进行繁殖,即将雄鼠放入到含有两只雌鼠的繁殖笼中建立繁殖对,过一周之后将雄鼠取出放入另外一笼含有两只雌鼠的繁殖笼中继续交配,即每周都会将雄鼠放入到新的含有未怀孕雌鼠的繁殖笼中,让雄鼠尽可能的与不同的雌鼠进行交配,在短期内产生尽可能多的后代。

在制定繁育策略的时候,还需要考虑小鼠品系的遗传背景在繁育过程中是否会发生改变。小鼠的遗传背景差异可能会导致相同的突变或转基因表现出不同的表型(见 相同的突变,不同的表型? )。为了在繁育过程中维持品系表型的稳定性,我们需要保持小鼠的遗传背景在繁育过程中不发生改变,不同遗传背景下涉及到野生型小鼠的繁育注意事项请参考小鼠大学问,10分钟看懂小鼠遗传背景一文。

最后还需要考虑您的实验设计。如使用纯合子繁育只能获得纯合子;使用杂合子繁育会获得野生型,杂合子及纯合子;使用杂合子与野生型繁育可获得杂合子与野生型等等。您在选择的时候需要综合考虑实验所需的基因型和是否需要不同基因型的对照组来设置。

实例分析

下面我们就通过几个例子来介绍如何综合考虑以上列出的影响因素,设置合理的小鼠配繁体系。

B6;C3-Tg(APPswe,PSEN1dE9)85Dbo/Mmjax ( stock# 004462 )是常用的家族性阿尔兹海默症(AD)小鼠模型,为C57BL/6 和 C3H的混合遗传背景。该品系的转基因半合子就可以发展出疾病表型,因此可以使用转基因半合子小鼠与野生型小鼠建立繁殖对进行保种或产生实验组小鼠基因型,繁育体系为: Noncarrier x Hemizygote 和 Hemizygote x Noncarrier,表示雌性或雄性半合子均可以与野生型配对繁育。如果是基因突变小鼠品系,类似的繁育体系可以表示为Wildtype x Heterozygote 和 Heterozygote x Wildtype。有时,繁育体系中的noncarrier或wildtype也会表示为 +/+ sibling,表示野生型或不携带转基因的同胞兄弟姐妹。

当品系B6;C3-Tg(APPswe,PSEN1dE9)85Dbo/Mmjax ( stock# 004462)回交到C57BL/6J

近交系,形成C57BL/6J 同源遗传背景的B6.Cg-Tg(APPswe,PSEN1dE9)85Dbo/Mmjax ( stock# 005864 )品系后,其繁育策略也与混合背景上的品系004462不同。品系005864可以采用野生型雌鼠与转基因半合子雄鼠进行繁育(Noncarrier x Hemizygote)。由于该品系已经同源到C57BL/6J遗传背景,因此也可以使用C57BL/6J雌鼠与转基因半合子雄鼠进行繁育(C57BL/6J x Hemizygote)。

B6;C3-Tg(Prnp-SNCA*A53T)83Vle/J ( stock# 004479 )是常用的家族性帕金森病(PD)小鼠模型。 纯合子小鼠 会发展出严重的运动障碍,导致瘫痪, 半合子小鼠 也会发展出类似的疾病表型,但是其发病时间比纯合子小鼠要晚好几个月。这个品系的纯合子的无效交配概率较高,且雄性纯合子非常好斗,因此为了获得相对较好的繁育表现,建议使用纯合子雌鼠与半合子雄鼠繁育(Homozygote x Hemizygote),或半合子雌鼠与半合子雄鼠繁育 (Hemizygote x Hemizygote)。用以上方法繁育获得的半合子或野生型小鼠可以根据实验需求作为纯合子实验组的对照。

B6CBA-Tg(HDexon1)62Gpb/1J ( stock# 002810 )是常用的亨廷顿舞蹈症(HD)小鼠模型,为相当于C57BL/6J雌鼠和CBA/J 雄鼠的杂交F2代的混合遗传背景,用B6CBA表示。为了保持其最大化混合两个品系的遗传背景,繁育时每一代都需要和C57BL/6J雌鼠与CBA/J雄鼠产生的F1代小鼠B6CBAF1( stock# 100011 )进行杂交。该品系的半合子雌性不育,但配子发生正常,而半合子雄性只有3-4个星期的繁育窗口期,因此对于这个品系,可以采用B6CBAF1雌性与转基因半合子雄性进行繁育(B6CBAF1 x Hemizygote)。此外,由于该品系转基因雌鼠的配子发生正常,因此也可以使用卵巢移植的方式使用半合子雌性与B6CBAF1雄性进行繁育(Ovarian Transplant (Hemizygote) x B6CBAF1)以克服雌性半合子不育且雄性半合子繁育窗口期太短的问题,其中雌性卵巢移植的受体小鼠为B6CBAF1雌鼠。

FVB/N-Tg(MMTV-Notch4)3Rnc/J (stock# 002437) 是一个可自发成瘤的癌症小鼠模型。该品系的转基因半合子雄鼠不育,半合子雌鼠6周龄开始就会产生肿瘤,且无法泌乳,因此繁育策略只能选择转基因半合子雌鼠与野生型雄鼠进行繁育(Hemizygote x Noncarrier),小鼠出生后需要将幼崽通过代乳培养才能存活。

好了,看完了这篇文章,您是不是对小鼠的配繁策略有了更深的了解了?还有问题?那就发邮件到 micetech@jax.org 或致电我们的技术支持服务热线400-001-2626吧,我们的技术服务部门会为您提供帮助(Tips: 在来信中注明姓名和单位将有助于邮件尽早转到我们的技术信息服务部门)。