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上海美迪西生物医药有限公司成立于2004年,位于上海张江高科技园区和上海川沙经济园区,是一家综合性的生物医药研发服务公司。目前公司拥有30000 平方米的研发实验室和国内一流的仪器设备。公司科研中坚力量由几位经验丰富的华裔博士和在美国制药领域工作多年的企业管理人士组成。公司现有员工800余人,约50%拥有博士学位或硕士学位,超过10%的员工拥有国外教育背景和/或工作经验。

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人类疾病的转基因动物模型研究概述  

2015-12-17 11:12:46|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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美迪西根据客户的需求提供各种有效的动物模型(肾衰模型、贫血动物模型、胃酸分泌动物模型、胃溃疡模型等),用来检测药物的有效性。常规的消化系统疾病有:胃酸分泌、胃溃疡、肾衰等,通过大鼠进行动物实验。(联系我们:www.medicilon.com.cn 邮箱:marketing@medicilon.com.cn

1  神经系统疾病的转基因动物模型 阿耳茨海默氏病 (Alzheimer disease ,AD) 是一种 中枢神经系统退化性疾病 ,患者的大脑皮质的高级 中枢系统功能受到严重破坏。1995 , Games 1 用由血小板源生长因子的启动子序列和β淀粉蛋白 (APP) 突变基因拼接而成的外源基因构建了 PDAPP 转基因小鼠 ,这种转基因鼠表达高水平 APP ,其下丘 脑和前皮质层中具有早老性痴呆特有的神经病变 , 大脑皮质上有大量淀粉斑点 ,斑点周围出现营养不 良性神经炎、突触丢失。PDAPP 转基因小鼠可以用 APP 筛选分析 ,为寻找阻止可溶性β淀粉样蛋白 沉积或防止其它神经突变发生的药物提供了十分珍贵的疾病动物模型 帕金森病 (Parkinsons disease ,PD) 是与α2触核蛋 ( alpha2synuclein) 病。 Feany 2 成功制作了产生正常人的α2触核蛋白、家 族性 PD 有关的两种突变型α2触核蛋白(Ala53Thr Ala30pro) 的转基因果蝇家系 ,利用果蝇体内表达α2 触核蛋白建立的帕金森病模型 ,研究证实α2触核蛋 白是参与 PD 发病机制的主要物质之一 ,至少它的聚 集可以导致多巴胺神经元变性和胞浆内包涵体形成。 Masliah E 3 利用帕金森病转基因动物模型研究发 β2触核蛋白在治疗帕金森病中能阻止淀粉样斑块 的形成 ,可以作为治疗神经退化性紊乱的新手段。 肌萎缩侧索硬化症 (amyotrophic lateral sclerosis , ALS) 是以脑和脊髓运动神经元变性为特征的神经 系统疾病 ,其中家族性肌萎缩侧索硬化 (FALS) 、脊 肌萎缩症等亚型与遗传有关 , 20 % FALS 患者 中发现 Cu2Zn 超氧化酶 (SOD1) 基因突变 (为主要的 致病基因位点) Gurney 4 用转基因疾病动物模型研发现高水平表达突变型 SOD1 ( G93A) 大鼠表现为 与人类 ALS 患者相似的基因型和病理特征 ,而过表 达野生型 SOD1 基因型大鼠却无此表现。SOD1 变型转基因大鼠表现出类 ALS 综合征将推动寻找 发病相关基因及筛选对神经变性疾病治疗有效的药物的研究。 Down 综合征是由第 21 号染色体三倍体所引起 ,患者除了智力低下以外 ,还有许多症状。Smith 5 人采用转基因手段将由一套人染色体 21q2212 区的 YAC P1 克隆组成的 22MB 连续 DNA 片段导 入小鼠 ,建立了 Down 综合征的小鼠模型。利用携 带有 YAC P1 克隆的转基因小鼠可筛选引起Down 综合征不同症状的 DNA 序列 ,最终鉴别出引起这些 症状的基因。 脆性 X综合征(Fragile X syndrome ) 是一种 X 锁的不完全显性遗传病 , FMRP(Fragile X mental retardation protein) 蛋白缺陷而引起。FMRP 是一个 mRNA , mRNPs ( massenger ribonucleoprotein particles) ,与正在翻译的多聚核糖体 有相互作用。D’Agata V 6 比较研究了野生型和 FMR1 敲除小鼠(脆性 X综合征转基因小鼠) 6789 种基因表达。观察到 73 种基因的 mRNA 至少有两 种以上折叠 ,并用 RT2PCR 和原位杂交研究发现有 9 种基因表达不同 ,微矩阵数据表明微管相关蛋白 2 和淀粉样β先驱蛋白有不同的空间排列方式 ,这些 研究资料为进一步阐明脆性 X 综合征的病因提供 了依据。 2  转基因动物与肿瘤 利用转基因技术建立的肿瘤动物模型比传统化 学诱导肿瘤具有优势 ,这些模型能很好地模拟体内 的生理、病理环境 ,与所要研究肿瘤的发生过程具有 较好的一致性 ,而且可模拟部分癌前病变。目前 , 于肿瘤血管形成的转基因鼠模型主要有 3 : (1) RIP2Tag 转基因鼠7 ,系胰岛β细胞肿瘤 ,由癌基因 SV40Tag 诱导 , 受胰岛素基因调控区控制。( 2) BPV1169 转基因鼠8 ,系皮肤纤维肉瘤 ,由乳头状瘤 病毒基因组诱导。(3) K142HPV16 转基因鼠9 ,系表 皮鳞癌 ,源于基质角细胞 ,主要表达人乳头状瘤病毒 16 型癌基因 ,由角蛋白 14 基因调控区控制。 以往对肝癌病因学的研究主要应用化学致癌物 诱导的动物肝癌模型 ,利用转基因技术建立的人类 动物肝癌模型将癌基因直接转入动物体内进行表 ,使建立的癌模型比化学致癌动物模型的致癌过 程和病理表现更接近人体。乙型肝炎病毒(HBV) 人类肝炎和肝癌发生的重要原因 , Kim 10 对用 HBV X基因建立的 HBV 转基因小鼠的研究表明 : HBX蛋白可能作为一种反式激活因子改变转基因 小鼠的基因表达而导致转基因小鼠发生原发性肝细 胞癌(HCC) 急性早幼粒细胞白血病 (Acute promyelocytic leukemia , ALP) 的病因可能是 RARα 基因与PML , PLZF ,NPM ,NuMA 中的一个基因发生了特异染色体 易位。成国祥等11 PLZF2RARαNPM2RARα 备了转基因小鼠 ,作为 APL 的模型 ,用来研究活体 内融合基因致白血病的潜力 ,并获得成功 ,揭示了 APL 的发病机制。 Quillien 12 在大鼠脑内尾核注入 9L 胶质肉瘤 细胞 ,构建了脑肿瘤的动物模型。然后分别注入大 肠埃希菌β2半乳糖苷酶 (β2gal) 基因 ,单纯疱疹病毒 脱氧胸苷激酶 (tk) 基因的腺病毒载体 ,结果都证实 了腺病毒介导基因治疗的有效性。 3  基因动物与心血管疾病 在心血管领域中 ,转基因动物应用于血脂代谢 与动脉粥样硬化关系的研究以及在分子水平认识心 血管功能。Hofmann 13首先将巯基蛋白 (MT) 因的启动子与人的低密度脂蛋白 (LDL) 受体基因的 蛋白编码区重组 ,然后以这一融合基因制备了转基 因小鼠 ,并证实这一融合基因在肝组织中获得高水 平的表达。Yokode 15将小鼠转铁蛋白基因的启 动子与人的 LDL 受体基因的蛋白编码区重组 ,制备 了携带这一融合基因的转基因小鼠 ,研究LDL 受体 的表达增强对高脂饮食后血浆总胆固醇水平的影 响。Rubin 15 选用 C57BLΠ6 小鼠的受精卵 ,制备 了携带完整人的 apoA21 基因(含侧翼序列及蛋白编 码区) C57BLΠ6 小鼠 ,利用这一转基因小鼠研究得 出人的 apoA21 在决定人类 HLD 的类别中起着决定 性的作用。 利用家兔脂蛋白组成和脂代谢特点适合研究人 的动脉粥样硬化疾病 ,相应建立了携带与动脉粥样 硬化相关人基因的脂蛋白脂酶转基因兔、卵磷脂2 固醇酰基转移酶转基因兔和载脂蛋白 A1 BaE2 E3 等转基因兔。这些转基因兔的建立成为研究人脂蛋白代谢和动脉粥样硬化一个独特的工具16 把与血压和电解质调节相关的基因 AVP(加压 ) ANF(心钠素) Renin (肾素) 等利用转基因技术 导入鼠中 ,可以获得相应的血管加压性贫血和肾原 性尿崩症、无慢性尿钠排泄的高血压、严重高血压等 动物模型17 。这些动物模型的建立为在分子水平 进一步认识心血管功能和发病机理提供了重要工 ,也是目前基因治疗研究的很有价值的动物模型。 4皮肤病的转基因动物模型 利用转基因小鼠的表皮表达靶基因的能力 , 立人类遗传性皮肤病及其异常皮肤病动物模型 , 分子水平上了解这些疾病的发病机理和进行治疗试 验的研究。 目前 ,转基因动物在皮肤病领域广泛应用于银 屑病的病因和发病机制的研究。银屑病是一种与多 基因有关的遗传性疾病 ,Cook 18 用转基因 ( K142 ARGE) 编码的人类角蛋白 K14 启动子携带双调蛋白 基因建立了转基因鼠模型 ,结果显示双调蛋白基因 在基底层角质形成细胞( KC) 中表达 ,并与银屑病样 皮肤表型有关联。携带双调蛋白基因鼠寿命短 , 肤有明显的红斑、鳞屑伴脱发 ,偶有乳头瘤样表皮生 长。Blessing 19 用角蛋白 K10 作为启动子携带骨 形态发生蛋白26 (BMP26) 基因导入鼠体内 ,建立了在 表皮毛囊间基底上层表达 BMP26 的鼠模型 ,过量表 BMP26 的转基因鼠显示了与人类银屑病特征完 全一致的表现。Carroll 20 使用人类套膜蛋白引导 整合素在鼠的表皮基底上层表达 ,建立了表达整合 素的转基因鼠模型。表达整合素的转基因鼠模型研 究表明整合素异常表达是引发银屑病的原因 ,且与 生长因子有关。 此外 ,表达突变的角蛋白 K14 基因的转基因小 鼠发生的皮肤异常很似人的常染色体显性单纯大疱 疹表皮松懈症 ( EBS) ,表达突变的角蛋白 K10 基因 的转基因小鼠呈现的表型具有人的常染色体显性突 变的表皮松懈性角化过度症(EHK) 的某些特征21 5  传染病的转基因动物模型 转基因动物在传染病病原体的致病机理、疫苗 研制、药物筛选等诸多项目研究中具有重要意义。 人类疱疹病毒 6 (human herpesvirus HHV26) 属于 人类疱疹病毒β亚组 , AB 两个亚型 ,其中人类 疱疹病毒 6B U83 基因编码晚期表达蛋白 ,该蛋 白具有趋化因子的功能 ,有助于病毒在体内的复制 增殖和传播。张立伐等22 构建含有人类疱疹病毒 6B U83 基因的神经系统星型细胞特异表达载体 , 显微注射入小鼠受精卵细胞后 ,建立了表达人类疱 疹病毒 6BU83 的转基因小鼠系 ,对于研究人类疱疹 病毒感染与神经系统疾病的可能关系具有一定意 义。此 HHV 特异基因表达小鼠的建立为研究 HHV 与多发性硬化疾病等病的关系提供了有意义的动物 模型。 在人类脊髓灰质类病毒受体 (Poliovirus receptor PVR) 分离成功后 ,Ren 23 建立了携带的 PVR 基因 的转基因小鼠 ,其组织的匀浆可与大量脊髓灰质类 病毒结合 ,说明该转基因动物表达了功能性 PVR PVR 转基因小鼠对脊髓灰质类病毒 (Mahoney ) 的感染十分敏感 ,可以用来代替昂贵的猴子以试 验新脊髓灰质炎病毒疫苗候选株的减毒程度和神经 毒力 ,是脊髓灰质炎病的新型疾病动物模型 6糖尿病的转基因动物模型 糖尿病是以糖代谢紊乱为主要表现的内分泌疾 , 源于糖的来源与去路失去了动态的平衡。 Mandel 24以大鼠的胰岛素启动子控制 MHC21 因的重组基因建立转基因小鼠 ,出现胰岛素依赖性 糖尿病(IDDM) ,原因 MHC21 在胰岛β细胞中过量表 达导致胰腺机能障碍 , 胰岛素分泌减少。Harlan 25 研制了胰腺β细胞表达小鼠 B721 的转基因小鼠 ,这种小鼠对链脲佐菌素(STZ) 诱发糖尿病极为敏 ,该鼠优于现有的 IDDM 动物模型 ,有望逐步用于 治疗糖尿病药物的筛选和评价。 7  转基因动物与其他疾病 甲状腺功能亢进 ( Graves’disease , GD) 是一种由 甲状腺功能亢进引起的特异器官免疫疾病。竞争性 诘抗亲甲状腺素受体抗体 (即甲状腺刺激性抗体 , TSAb) ,具有拟亲甲状腺素(TSH) 作用是引起该病的 原因。Kim2Saijo 26 用在 B 细胞中表达病源性 TSAb 获得 TSAb 转基因小鼠 ,该小鼠表现出不同程 度的甲状腺功能亢进包括游离甲状腺素水平升高 , 亲甲状腺素水平下降 ,TSAb 转基因小鼠的建立为阐 明甲状腺功能亢进病因和病理生理提供新型和有用的疾病动物模型 Mehtali 27培育了一种双基因转基因小鼠 , 种转基因小鼠高度表达受 tat ( HIV 的反式激活蛋 ) 诱导的α212抗胰蛋白酶 ,通过测定转基因小鼠给 予抗 HIV21 药物前后的血浆α212抗胰蛋白酶浓度来 筛选和评价具有抗tat 活性的药物。 车文良等28 在凝血因子 基因剔除小鼠基础 上建立基因组中整合有含特定点突变的人凝血因子 基因表达载体的转基因小鼠家系 ,为血友病乙的 研究提供了更接近临床实际的动物模型 ,获得的小鼠模型可以进行血友病乙分子生物学及相关表型分 ,研究凝血因子 基因结构与功能的关系 ,同时也 可为血友病乙基因治疗的基础研究提供更有临床代 表性的动物模型。

8  展望 用转基因动物这一生物高新技术来建立人类疾 病的各种转基因动物模型 ,研究外源基因在整体动 物中的表达调控规律 ,从而对人类疾病的病因、发病 机制和治疗学将会起到极大的促进作用。目前 , 基因动物模型主要用于疾病发病机制的研究和检测 新的治疗方案并进行药效评价、药物筛选。随着转 基因技术与实验动物这一交叉学科的发展 ,转基因 动物模型将在实验生理学、药理学等领域得到更加 广泛的应用。 虽然转基因动物模型具有比传统的动物模型无 法比拟的优点 ,但现已建立的疾病转基因动物模型 存在着疾病转基因动物模型品系过少 (主要是小 ) ,转基因动物模型失真以及转基因动物技术难 度大等缺点。人类疾病转基因动物模型仍需进行多 方位的完善和改进 ,以便今后在人类疾病的防治研 究中起更重要的作用。

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