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教师的业余爱好,竟将农场宠物养成科研顶流!孟德尔都要说声佩服

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作为生命科学研究中最具代表性的模式生物,小鼠在揭示生命奥秘、探索疾病机制的过程中始终扮演着不可替代的角色,尤其在基础医学领域,其地位更是无可撼动。

那么,这种学名为 Mus musculus 的小型哺乳动物,究竟是如何从家栖鼠(house mouse)一步步发展成为实验室鼠(laboratory mouse),并成功问鼎实验动物研究之巅的?

接下来,就让我们一同回顾这段充满科学意义的「 小鼠超级进化史」。


来源:网络

初始形态:小鼠兽的「科研觉醒」

在科研界的「宝可梦图鉴」 中,实验小鼠绝对是传说级的存在。但你知道吗?它们并不是一开始就是传奇宝可梦

1900 年,当美国的退休教师阿比 · 莱斯罗普(AbbieLathrop)的家禽养殖业务遭遇失败后,她决定在马萨诸塞州的格兰比农场开始尝试饲养和培养宠物小鼠。

为了能够培育出具有不同毛色的小鼠品种并销售给小鼠爱好者,阿比 · 莱斯罗普持续进行小鼠的繁殖工作,最终成功地使小鼠的数量达到了一万多只。

这名已经退休的教师从未预料到,她的业余爱好会对整个生物医学的研究方向产生深远的影响,这一切就像是神奇宝贝中的主角小智找到了一个野生皮卡丘的集结地,从而成为了整个故事的开端。


阿比 · 拉斯罗普的小鼠繁殖记录手稿和对她的报道

来源:丁香实验

19 世纪末到 20 世纪初,生物学正从「单纯描述生物模样」转向「动手做实验找规律」——孟德尔的遗传定律重新被发现后,大家都好奇:这规律在和人类更像的哺乳动物身上也管用吗?可当时没找到合适的实验动物,这事一直卡着壳。

好在这时,莱斯罗普意外养出了一批毛色、体型都稳定,连「家族谱系」都记得清清楚楚的小鼠;而哈佛大学的 Bussey 研究所,刚好有养小鼠、做研究的条件,俩「条件」凑到了一起,简直是「及时雨」。

哈佛大学 Bussey 研究所的遗传学家威廉 · 欧内斯特 · 卡斯尔(William Ernest Castle)一看这机会,立马从农场买下这些小鼠,一研究就是 28 年 —— 他不光要搞明白哺乳动物的遗传到底咋回事,还想给后来的研究者搭个能照着用的实验模板,这一举动给哺乳动物遗传学开了个好头。

卡斯尔在哺乳动物遗传学领域贡献卓著,其学术影响深远,指导的多名学生中先后有 13 人当选美国国家科学院院士。至今,众多从事小鼠遗传学研究的科学家,其学术传承均可追溯至卡斯尔的门下。


年轻时的威廉 · 卡斯尔

来源:知乎

1902 年,在威廉 · 欧内斯特 · 卡斯尔的指导下,时任哈佛大学本科生的克拉伦斯 · 库克 · 利特尔(Clarence Cook Little,简称 C.C. Little,1888–1971)开启了针对小鼠毛色遗传机制的研究。

利特尔从一对携带淡色(dilution, d)、棕色(brown, b)与黑色(non-agouti, a)三个隐性基因的小鼠出发,通过连续超过二十代的兄妹交配,成功建立了首个近交系小鼠,最初命名为 dbr 小鼠。

后依据其携带的三个隐性基因,更名为 dba 小鼠,至 20 世纪 50 年代正式定名为DBA 品系。该品系的建立标志着实验小鼠遗传资源标准化的重要起步。


毛色为浅灰色的 DBA 小鼠

来源:网络

1921 年,C.C. Little利用从阿比 · 莱斯罗普处获得的小鼠,通过近亲交配培育出多个近交系。


他将编号 57 的雄鼠与 52 号雌鼠交配,育成了 C57 品系;其中毛色稳定为黑色的品系被命名为
C57BL
,「BL」取自英文「Black」的缩写。

1937 年,Little 进一步将 C57BL 品系分离出两个亚系:第 6 组命名为 C57BL/6第 10 组为 C57BL/10

1947 年,美国杰克森实验室(Jackson Laboratory)引进 C57BL/6 进行繁育,并将其命名为 C57BL/6J,其中「J」代表杰克森实验室。

1951 年,美国国立卫生研究院(NIH)从杰克森实验室引入 C57BL/6J 的第 32 代个体,建立亚系 C57BL/6N,「N」即指 NIH。

该品系于 1985 年经 Olac 公司引至中国医学科学院实验动物研究所。


来源:百度百科

C.Little 和 C57BL 小鼠

C57BL 鼠是真黑呀!不过生物的友友们应该和它最熟吧(ps:小编一度最害怕小黑鼠 hhhh)

说完灰的说黑的,聪明的你们应该想到了下一位登场的选手是什么颜色了。


没错就是小编最喜欢的白绒绒的,粉鼻子,粉爪爪的
BALB/c 小鼠
BALB/c 小鼠也是近交系小鼠的一种。

1912 年,美国纽约纪念医院的哈希 • 巴格(Halsey J. Bagg)自俄亥俄州某鼠贩手中获得一批野生白化小鼠,其命名「BALB」来源于「Bagg」与「Albino」(意为白化)的组合。

该品系通过多代近亲繁殖得以维持,并曾由多位学者接手培育,其中包括前文提及的著名遗传学家 C.C. Little。


小白鼠是真可爱呀 ~ 鼠鼠的颜值担当

来源:澎湃新闻

战斗进化:小鼠兽的「技能解锁」

随着科研需求的不断升级,实验小鼠模型也在持续进化,涌现出多种具有特殊特性的品系:

01 免疫缺陷模型

1966 年诞生的裸鼠是这一领域的里程碑,因其先天性无胸腺而缺乏成熟的 T 淋巴细胞,这种免疫缺陷特性使其能够成功移植异种组织而不产生排斥反应,为肿瘤学和传染病研究提供了重要平台。


来源:百度

02 转基因模型

1982 年,科学家首次成功将外源基因导入小鼠基因组,创造了首批转基因小鼠。这些模型能够稳定表达特定外源基因,让小鼠像神奇宝贝进化一般,变大,变小,变胖,变瘦,为研究基因功能、建立人类疾病模型以及药物筛选提供了强有力的工具。


转基因小鼠制备技术路线和「胖胖」小鼠

来源:丁香园和网络

绿色荧光蛋白(GFP)小鼠是最具代表性的转基因模型之一。

这些小鼠在特定条件下会表达荧光蛋白,使研究人员能够直观地追踪细胞命运、观察基因表达模式,甚至实时监控肿瘤转移等生物学过程。


刚出生的发光小鼠幼崽

来源:网络

03 基因敲除模型

1989 年,基因敲除技术的突破使研究人员能够定向灭活特定基因。通过观察基因缺失后的表型变化,科学家可以准确推断基因功能,这项技术极大地推动了功能基因组学研究进程。

2013 年,CRISPR/Cas9 基因编辑技术的出现,则让基因敲除小鼠迎来了「mega 进化」时代。

2024 年 10 月 16 日,哈佛医学院 Vijay K. Kuchroo 团队在Nature发表论文Neuropeptide signaling orchestrates T cell differentiation,该文章利用了小鼠体内以及体外的 CRISPR-Cas9 筛选系统,结合单细胞转录组分析,进行了小鼠体内 Th1 细胞分化的拟时序分析,鉴定 Th1 体内分化的动态表达图谱,筛选了调节 CD4+ T 细胞分化的关键作用因子,揭示 T 细胞表达的神经递质受体(RAMP-CRLR)能够直接感知神经细胞分泌的降钙素基因相关肽(CGRP),从而响应病毒感染免疫反应,高效分化 Th1 细胞,实现有效的病毒杀伤。

该研究揭示了神经-免疫调控的新机制,为疾病的免疫治疗提供了新思路。



Nature

鼠鼠那么可爱,我们一定要善待鼠鼠哦

随着实验小鼠的重要性日益增加,其饲养管理和伦理规范也变得越来越严格。

实验小鼠需要在SPF(无特定病原体)级动物房内饲养,控制温度(20-26℃)、湿度(40%-70%)、光照(12 小时光/12 小时暗循环),提供无菌饲料与饮用水。

在伦理方面,研究人员必须按照「3R 原则」(替代、减少、优化)开展实验。这意味着要尽可能通过体外细胞实验、计算机模拟等技术减少小鼠使用数量;优化实验操作以减轻小鼠痛苦;禁止不必要的重复实验。

致敬,最小的身体,最大的贡献

当我们结束一天的实验,拖着疲惫的身体离开实验室时,或许不会想到:那些毛茸茸的小生命仍然在笼子里等待着明天的实验。

它们不会问为什么要注射药物,不会抱怨反复的测试,更不会要求论文署名 —— 虽然按照贡献度,很多论文都该给它们个共一作者。所以,下次当你看到实验室里的小鼠时,不妨对它们说声谢谢。这些最小的工作者,正在以自己短暂的生命,为人类健康做出最大的贡献。

毕竟,在科研这条路上,它们才是真正的 「前辈」。

此时,晨曦微露,新的实验日即将开始。笼子里的小鼠伸了个懒腰,准备继续它的工作 —— 就像过去的百年一样,日复一日,年复一年。


只不过今天,它可能会多得到一个研究生的悄悄致谢: 辛苦了,小伙伴。

题图来源:图虫创意

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