模拟人类的工程小鼠

为了更好地研究疾病,小鼠需能反映人类DNA的多样性

北卡罗来纳州研究三角园区——这些小鼠非常奇特。它们分布在2000个笼子里,代表着真正的混合体:白色、黑色和棕色的小鼠,有些肥胖,有些瘦弱,有些尾巴弯曲,有些蜷缩在角落里,而另一些则在圈子里奔跑。这些来自北卡罗来纳大学教堂山分校的小鼠,正在等待新的饲养设施,它们不是突变的弃 rejects。相反,它们是一种宝贵的新资源——有史以来实验室中最多样化的小鼠品系。由于它们更密切地反映了人类的遗传变异,它们可能是理解当今一些最常见和最复杂的疾病的关键。

这些小鼠不具有人类种族相对应的啮齿动物等价物;相反,它们只是具有更大的DNA多样性。传统的实验小鼠拥有的等位基因数量有限——也就是说,同一基因的不同版本。它们的DNA仅包含整个小鼠基因组约30%的等位基因多样性,这意味着与野生同类相比,作为整体的实验小鼠仅具有每种基因的少数形式。但是现在,遗传学家已经开始繁殖大量新的小鼠种群,该种群包含小鼠基因组90%的多样性,并且与人类基因组中的自然变异相当。

创建这些小鼠品系的想法在2001年的一次会议上成形,当时少数科学家开始对研究由许多基因共同作用引起的疾病缺乏进展表示同情。在癌症和糖尿病等复杂的疾病中,科学家仅从传统的鼠标遗传学中获得少量信息,而传统的鼠标遗传学通常涉及一次沉默一个基因。“我们需要一个新的动物种群来刺激该领域,”北卡罗来纳州立大学的遗传学家、该项目的负责人大卫·W·斯雷吉尔说。因此,研究人员概述了一个计划:从遗传多样化的创始品系开始,将它们繁殖成数百种具有广泛的身体和行为特征的可复制品种。它们将具有当今实验小鼠不具备的性状组合。科学家们计算出,仅八个创始品系就足以捕获所需的等位基因多样性,同时保持项目的实用性和计算可管理性。


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但是,名为“合作交叉”(CC)的项目比想象的更难执行。先前尝试通过化学诱变创建遗传多样化的小鼠品系因需求低迷而失去了资金,因此遗传学家不愿将高达5000万美元的初始CC价格标签投入到另一个小鼠项目中。“如果美国国立卫生研究院投入大量资金,但没有产生很大影响,信誉就会受损,”威斯康星大学麦迪逊分校的遗传学家艾伦·D·阿蒂说,他没有参与该项目。

但是,杰克逊实验室(位于缅因州巴尔港)的遗传学家加里·丘吉尔充满信心和不耐烦,开始在他自己的实验室中繁殖最初的八个品系,其中包括三个野生来源的品系,这些品系贡献了CC 75%的遗传多样性。很快,合作者拼凑了足够的资金开始认真繁殖,首先在田纳西州橡树岭国家实验室,后来在北卡罗来纳大学、以色列特拉维夫大学和澳大利亚西澳大利亚大学的珀斯分校。今天,最初的几个品系几乎完成了繁殖,该团队希望到2010年底完成最初的50条品系,到2013年完成300到500条品系——成本约为最初估计的十分之一。

丘吉尔说:“但是我们不能袖手旁观,”因此他和其他人已经开始使用这些称为pre-CC的品系,以证明小鼠的有用性,研究范围从基本生理学到动物对传染病的易感性。最初的尝试引起了联邦机构的兴趣:去年9月,美国授予北卡罗来纳大学860万美元,用于建立一个中心,利用CC研究人类精神疾病的遗传学。

项目以外的科学家也被吸引了。美国国立卫生研究院负责人弗朗西斯·柯林斯的实验室的博士后研究员萨米尔·凯拉达已经使用了大约160只pre-CC小鼠来研究引起过敏性哮喘的基因-环境相互作用。其中包括那些在接受大剂量哮喘过敏原后仍然完全健康的小鼠,以及那些在测试甚至开始之前就喘息的小鼠。“它们的多样性太大了,”凯拉达说。

CC领导者希望像凯拉达这样的更多研究人员将使用这种免费提供的资源。除非该项目的创始人(主要是遗传学家)能够说服生理学家和生物化学家检查这些小鼠,“否则影响将非常有限,”阿蒂说。斯雷吉尔表示同意:“毫无疑问,我们必须引进生理学和行为学方面的专家。我们真的希望它成为一种社区资源。”

注意:这个故事最初以标题“小鼠混搭”印刷

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