中国树鼩实验动物化研究进展和展望

沈培清, 郑 红, 刘汝文, 陈丽玲, 李 波, 何保丽, 李进涛,贲昆龙,3,4, 曹筱梅,3,4, 角建林,*

(1. 昆明医学院, 云南 昆明 650031; 2. 云南省实验动物管理办公室, 云南 昆明 650031;

3. 昆明康涛生物技术有限公司, 云南 昆明 650106；4. 中国科学院昆明动物研究所, 云南 昆明 650223)

中国树鼩实验动物化研究进展和展望

沈培清1,2,*, 郑 红1,2,*, 刘汝文1, 陈丽玲1, 李 波1, 何保丽1, 李进涛1,贲昆龙1,3,4, 曹筱梅1,3,4, 角建林1,*

(1.昆明医学院,云南 昆明650031; 2.云南省实验动物管理办公室,云南 昆明650031;

3.昆明康涛生物技术有限公司,云南 昆明650106；4.中国科学院昆明动物研究所,云南 昆明650223)

该文回顾了我国树鼩驯养繁殖和研究的发展历史, 介绍了树鼩实验动物化研究的最新进展, 并结合我国目前的状况, 提出了今后的工作建议：加强实验树鼩标准化 (包括地方和国家标准)的研究、近交系动物的研制、达到商业化树鼩的基础分子与细胞生物学研究工具的研制、人类重大疾病树鼩动物模型研究和建设国家实验树鼩种源基地等。

实验树鼩; 驯养管理; 动物模型; 展望

树鼩(tree shrew,Tupaia belangeri), 又称北方树鼩(northern tree shrew), 是外形酷似松鼠的小型哺乳动物, 在分类上属哺乳纲攀鼩目(Scandentia)。它主要分布在印度北部、缅甸、越南、泰国、柬埔寨、老挝、马来西亚、印尼、菲律宾等东南亚热带和亚热带国家和地区, 我国主要分布在云南、贵州、广西、广东、海南等省区。根据地域差异, 又可把我国的树鼩细分为以下6个亚种。滇西亚种(T. b.chinensis), 也就是我们目前所广泛研究的种类, 分布于云南西部、中部和南部以及四川西南部。其他还有高黎贡山亚种(T. b. gaoligongensis)、海南亚种(T. b. modesta), 越北亚种(广西西南部)(T. b. toninia)、滇南亚种(T. b. yunalis)和瑶山亚种(广西西北部)(T. b. yaoshanensis) (Pen et al 1991) 。云南是我国树鼩资源最丰富的地区, 也是树鼩应用研究最发达的地区。

由于树鼩的许多分子和细胞结构近似于人类,对多种人类重要病毒易感, 可作为重要人类病毒的动物模型, 并在肿瘤学、内分泌学、神经生物学、生殖生物学、免疫学等方面已有广泛和深入的研究。国内外已经有多篇文献综述(Wang et al, 2010; Shen et al, 2008; Xu et al, 2005; Fuchs & Corbach-Sohle, 2010)。树鼩的实验动物化是各项研究不可缺少的基础条件。全球在这一方面做得最好的是德国灵长类中心(Fuchs & Corbach-Sohle, 2010)。近年来, 在各级政府的支持下, 我国在树鼩的驯养繁殖、开发应用和实验动物标准化研究方面也取得了长足进展。

1 树鼩人工驯养繁殖研究的历史与现状

云南是全国开展树鼩人工驯养繁殖研究最早的省份。20世纪70年代末, 昆明地区就开始人工驯养繁殖树鼩。中国科学院昆明动物研究所是我国开展树鼩人工驯养繁殖最早的单位, 该所围绕树鼩人工驯养繁殖和疾病防治开展了一系列相关研究,包括分类学和生态学、寄生虫学、病理学、解剖学、神经生物学、遗传学、生物化学和免疫学, 为国内开展树鼩相关研究提供了宝贵的基本生物学资料。中国医学科学院医学生物学研究所在开展树鼩人工驯养繁殖和疾病防治研究的同时, 开展了树鼩实验感染疱疹病毒、轮状病毒(Wu et al, 1983;Wan et al, 1982)等方面的研究并获得成功。此外, 昆明医学院等单位也都开始了小规模树鼩人工驯养繁殖、疾病防治等相关领域的研究。

随着树鼩在人类疾病模型方面的应用潜力被逐步认识, 围绕树鼩作为实验动物模型的开发应用,全国各地一些科研院所相继开展了树鼩驯养繁殖和应用的研究, 如武汉同济医科大学、上海市肿瘤研究所、广西壮族自治区肿瘤防治研究所、广西医科大学、广西大学、广州中医药大学、甘肃省医学科学研究院等(Wu et al, 1982; Zou et al, 1987; Zhou et al, 1987; Yu & Lian, 2001; Yu et al, 2002; Liang et al, 2005)。但这些单位均是因某一项科研课题的需要而进行的极小规模的探索性驯养繁殖, 是在完成科研项目的同时, 摸索树鼩人工繁殖的经验。广西是较多开展树鼩人工驯养繁殖研究的省份。在20世纪70年代末到90年代期间, 市场上流通的基本上都是野生实验用树鼩, 因为当时人工繁殖的子代树鼩很少, 还没有一个单位能够在实验室规模化地繁殖出子代树鼩并供应市场。由于树鼩实验动物化研究的长期滞后, 在不同程度上影响了树鼩开发应用研究的进程。

直至21世纪, 在广大科技工作者和政府的共同努力下, 我国树鼩人工繁育和标准化研究取得了显著进展。2006年, 昆明医学院等单位承担了云南省科技厅基础平台项目—— 树鼩人工驯养繁殖和实验动物标准化研究, 研制出适宜树鼩繁殖和实验用的、具有自主知识产权的笼具(ZL 2009 2 0111624.5 & ZL2009 2 0111625.X)。突破了树鼩规模化人工驯养繁殖的技术难关, 打破繁殖的季节限制, 实现全年批量规模化繁殖。目前昆明医学院的树鼩种群有600多只, 其中繁殖用雌性树鼩280只(亲代雌鼩180只、仔一代60只和仔二代40只)。树鼩的年供应能力保持在1 000只以上。2009年, 树鼩产仔数为1330只, 离乳数为1 205只, 占90.6%。由于技术上不断改进, 按照实验动物的要求, 昆明医学院建立了一系列操作规程和质量控制措施, 三年来, 树鼩产仔数和离乳率逐年提高。2007—2009年间, 树鼩繁殖情况如表1所列。到2009年下半年, 平均树鼩窝仔数为3.7只, 初生均重11.2 g, 离乳均重91.6 g (表2, 图1)。至今, 昆明医学院已向全国各地批量供应有质量控制的实验室繁殖树鼩, 有效提升了实验树鼩的质量, 为树鼩在生物医学等领域的深入研究和广泛应用提供了基础保障。

此外, 广西医科大学在树鼩人工驯养繁殖研究方面也取得了一定成绩, 新生树鼩经被动母乳结合人工配方乳喂养的成活率达92.2%, 非繁殖期使用激素类药物能提高成年树鼩的受孕率, 用药有效率达61.5% (Liang et al, 2005)。中国科学院昆明动物研究所是我国最早开展树鼩驯养繁殖的单位(Penget al, 1991), 2009年, Li et al (2009)又开展了树鼩人工繁殖新方法的研究并获得成功。中国医学科学院医学生物学研究所在开展HCV-cc模型研究的同时,也开展了树鼩人工繁殖研究并获得成功(Dai et al, 2008，2009)。与相关单位相比, 昆明医学院获得树鼩规模化繁殖的经验在于：改变以往稀粥样饲料,用全价颗粒饲料喂养树鼩, 取消其他一切食品, 既保障营养均衡稳定, 又能有效控制饲料卫生质量和消化道疾病, 符合实验动物饲料生产许可证管理要求; 产仔巢穴近似野生树鼩巢穴(图1), 产仔率和成活率有保障; 一雄多雌分居饲养定期批量合笼交配繁殖; 初产子代母树鼩由具有经产史的母树鼩诱导哺乳, 有效提高了子代树鼩的繁殖率和存活率; 繁殖工作由专人负责, 饲养员仅起到配合作用(专利申请号：201010 273008.7、201010273025.0和201010274335.4, Kunming Medical University）。

表1 2007—2009年间昆明医学院实验树鼩出生和存活情况＊Tab. 1 The birth and weaning of tree shrew at Kunming Medical University（KMU）during 2007 – 2009

表2 2008年3月—2009年12月昆明医学院树鼩繁殖情况Tab. 2 The breeding data of adult tree shrew at KMU during March 2008 − December 2009

图1 昆明医学院培育的子代树鼩Fig. 1 Filial generation of tree shrews at Kunming Medical University

2 实验树鼩标准化的研究

实验树鼩标准化研究滞后, 是长期以来实验树鼩应用研究发展缓慢的主要原因之一。迄今为止,实验树鼩尚无国家、行业质量控制标准。在兄弟单位同行们的大力支持下, 在云南省专项经费的资助下, 昆明医学院经过多年的努力工作, 终于在2010年10月完成了“实验树鼩云南省地方标准”的研究和编制工作。云南省地方标准《实验树鼩(DB53/T 328.1-328.5—2010)》已于2010年11月16日正式发布, 2011年3月1日正式实施, 其内容共分为5个部分：1. 实验树鼩（第1部分）：微生物学等级及检测(DB53/T 328.1); 2. 实验树鼩（第2部分）：寄生虫学等级及检测(DB53/T 328.2); 3. 实验树鼩（第3部分）：遗传学质量控制(DB53/T 328.3); 4.实验树鼩（第4部分）：配合饲料(DB53/T 328.4); 5.实验树鼩（第5部分）：环境及设施(DB53/T 328.5)。本标准的颁布填补了我国实验树鼩无质量标准的空白, 为树鼩人工繁殖和实验研究提供了全面的质量保障, 结束了长期仅能使用野生树鼩的历史, 标志着树鼩实验动物化研究取得了突破性进展, 为实验树鼩广泛应用和深入研究奠定了质量保障。当然,该标准还有一些条款需要在今后的实际工作中予以补充、完善和提高。

目前, 国家科技部已经重视我国资源动物的实验动物化工作。2010年, 科技部启动了国家科技支撑项目：人畜共患病感染动物模型技术研究及我国特有野生动物实验动物化, 其中涉及3个资源动物：树鼩、长爪沙鼠、灰仓鼠。其子课题：普通级树鼩种群和HCV感染模型的建立与评价, 由中国医学科学院医学生物学研究所和昆明医学院共同承担。这表明我省在树鼩实验动物化研究与实践方面走在全国前列。

3 我国实验树鼩开发应用研究的建议

在“十二五”期间, 国家将建立实验动物种质资源管理体系, 建立和完善实验动物种质资源中心和保存基地。同时, 继续关注人类重大疾病动物模型和实验动物资源的标准化及评价体系的研究。科技部将进一步启动国家科技支撑计划项目：“重大疾病动物模型和实验动物资源的标准化及评价体系的建立”, 通过该项目的实施, 促进我国实验动物标准化进程, 为我国科技自主创新、重大疫病防控和人类健康提供有力支撑。所以, 我们应密切关注国家在资源动物标准化建设方面的发展动向, 抓住机遇, 进一步完善树鼩标准化研究, 开展树鼩人类重大疾病动物模型研究。对此, 提出一些建议。

3.1 开展实验树鼩质量控制国家标准的研究

目前由云南省质量技术监督局颁布的《实验树鼩 云南省地方标准》——《实验树鼩(DB53/T 328.1-328.5—2010)》, 仅仅是推荐性地方标准。由于受人力、财力等条件的制约, 该标准的条款内容还有许多不够全面的地方, 需要在实践中做进一步的补充完善和提高；有些条款需要做验证实验, 以保证其各项条款内容的科学性、可靠性和权威性。为此, 建议省实验动物工作管理机构组织全省相关单位的专业技术人员, 在《实验树鼩 云南省地方标准》的基础上, 开展实验树鼩质量控制国家标准的研究, 共同参与和完成修订完善提升工作, 加快树鼩实验动物标准化研究进程, 尽早把《实验树鼩云南省地方标准》提升为国家标准, 引领我国实验树鼩标准化研究工作, 促进我省实验树鼩研究开发工作的进程, 吸引更多省外乃至国外的研究项目落户云南。

3.2 近交系实验树鼩的培育研究

近交系实验动物的出现, 曾经大大推动了许多十分重要的生物学研究的突破。相对于灵长类动物而言, 树鼩的生命周期较短, 多胎生殖, 从理论上看, 比较容易培育近交系动物。我们应该探索实验树鼩的近交系动物的培育。如果可能的话, 还可以如同培育小鼠那样, 按照我们人类的科学研究任务的需要, 培育具有不同生物学特性的近交系。

3.3 进一步加强实验树鼩的基础生物学研究

与小鼠等已有实验动物相比较, 人们对于树鼩的基础生物学的研究非常有限, 这已经成为树鼩在生物医学研究方面应用的瓶颈。我们建议要尽快加强树鼩基础分子生物学和细胞生物学的研究, 研制出一些常用的研究工具, 如分子探针和单克隆抗体等, 组织国内有关力量, 尽早进行树鼩的基因组测序以及比较基因组和比较蛋白质组的研究。可喜的是国内已经有一些研究团队正在这方面开展深入研究并取得较好结果(Li et al, 2010; Zhang D et al, 2009, Zhang P et al, 2009; Shao et al, 2009)。

3.4 开展人类重大疾病的树鼩动物模型的研究

目前, HCV是危害人类身体健康和生命安全的重大传染病之一, 全球已超过1.7亿感染人群, 每年新增300万感染者, 每年因肝细胞癌死亡人数达100万。云南是HIV感染重灾区, HIV感染者也是HCV的易感人群, 云南自然成为HCV的重灾区。因此, 在云南开展树鼩HCV等疾病动物模型的研究和应用, 具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。目前昆明地区有6个以上的单位同时在开展HCV的相关研究 (Xu et al, 2007)。建议国家和省政府科技管理部门进行组织, 既有分工, 又有合作,避免不必要的重复。以HCV疾病动物模型的研究和开发应用为突破口, 全方位深入开展树鼩HCV动物模型的研究, 为应用于防治HCV的疫苗和有效药物研究的动物模型的建立, 奠定基础。

此外, 树鼩还可以作为许多研究的动物模型,如人乙型病毒性肝炎和人疱疹病毒的研究、行为和社会结构研究、人类抑郁症的药物研究, 以及人类老年病的研究等等, 因此, 完全有必要把实验树鼩建成继实验猕猴之后又一个实验动物支柱品种, 促进我省实验动物科技产业的可持续发展, 把昆明地区在树鼩实验研究方面的技术和资源优势保持和发展下去。这样, 既发挥了我省实验动物资源的优势, 也为国家的实验动物科技事业做出应有的贡献。

3.5 建立国家级实验树鼩种源基地、生产供应基地和动物实验研究基地

云南不仅是著名的动物王国, 更是我国实验动物工作的发源地, 曾经有过实验动物科技事业的辉煌历史, 昆明鼠、猕猴、版纳微型猪等实验动物为我国的实验动物科技事业做出了积极贡献。改革开放以来, 云南的科技工作和科研实力得到了大幅度提升, 实验动物科研和综合开发能力处在全国前列。树鼩是我省又一个资源十分丰富的实验动物种类, 全国6个亚种, 云南, 占有3种, 且是全省性分布, 占有天时地利人和的优势。

昆明是我国开展树鼩人工驯养繁殖和研究时间最早、基础条件最好、技术人才队伍最强的地区。在树鼩规模化人工驯养繁殖技术、质量控制标准研究以及HCV模型研究等方面均处全国领先水平,树鼩实际上已经成为继昆明鼠、猕猴、版纳微型猪之后我省又一个实验动物支柱品种。建议省政府科技主管部门组织全省人力物力和财力, 发挥云南树鼩资源优势和人才技术优势, 在争取国家实验动物专项基金的同时, 设立项目专项资金, 把昆明建成国家级实验树鼩种源基地、生产供应基地和动物实验研究基地, 在为我省实验树鼩的研发应用打下坚实基础的同时, 也为树鼩的产业化发展和全国的生产供应做出我们应有的贡献。

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Progress and prospect in research on laboratory tree shrew in China

SHEN Pei-Qing1,2,*, ZHENG Hong1,2,*, LIU Ru-Wen1, CHEN Li-Ling1, LI Bo1, HE Bao-Li1, LI Jin-Tao1, BEN Kun-Long1,3,4, CAO Xiao-Mei1,3,4, JIAO Jian-Lin1,*

(1.Kunming Medical University, Kunming, Yunnan 650031, China; 2. Yunnan Provincial Office for Laboratory Animal Administration, Kunming, Yunnan 650031, China; 3. Kunming Kangtao Biotechnology Company Ltd, Kunming, Yunnan 650106, China; 4. Kunming Institute of Zoology, the Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, China)

We outline the historical research on the laboratory tree shrew in China and discuss its current research trends. Five key aspects of applied research are emphasized in this review, including quality control standards for laboratory tree shrews, the establishment of an inbred colony, commercial preparation of major molecular and cellular research tools, further research on tree shrew models for human diseases, and the establishment of the tree shrew seed institution at state level.

Laboratory tree shrew; Breeding and management; Animal model; Prospect

Q959.832; Q95-33

A

0254-5853-(2011)01-0109-06

2010-12-01;接受日期：2011-01-14

云南省科技基础条件平台建设计划项目(2006pt07-1);国家科技支撑计划项目(2009BA183B02-22)

∗通讯作者(Corresponding authors), E-mail:yunnanlaa@yahoo.com.cn; zh1995097@yahoo.com.cn

沈培清，研究员,研究方向为实验动物标准化

10.3724/SP.J.1141.2011.01109