中国小型猪在生物医药领域的研究进展

小型猪在生理、解剖结构、营养代谢、药物代谢以及疾病发生发展上与人类相似,被广泛应用于人类疾病研究中。我国小型猪资源丰富,不同种群遗传性状稳定并各具特色。但如何结合中国小型猪的特点,建立符合生物医药研究需要的人类疾病小型猪模型仍处于探索阶段。本文对不同品种中国小型猪在人类疾病模型研究中的应用现状进行概述,以期为进一步利用中国小型猪研究人类疾病提供参考和指导。     

小型猪在医学研究领域的应用进展

随着对小型猪研究的不断深入,其作为人类疾病模型的优势越来越明显,在生物医学研究中的应用数量也越来越多。但是,小型猪在我国的应用时间不长,实验操作上有一定难度,影响了小型猪应用的推广。解放军总医院医学实验动物中心在国家＂十五＂科技攻关项目的支持下建设了小型猪实验应用的基本条件,探索形成了一套实用的小型猪基本实验操作技术。于2008年5月15日至17日在北京与中国实验动物学会联合举办了-小型猪在医学研究中的应用培训班,来自全国从事实验动物学、临床医学、基础医学、畜牧兽医等相关专业工作的50余人参加了培训。本次培训目的旨在普及推广小型猪在医学研究中的应用,发挥我国小型猪品种资源优势,促进交流和合作,推动原创性研究。会议内容涉及我国小型猪的应用进展、小型猪在毒理学研究、口腔医学研究异种移植、人类疾病的小型猪模型及小型猪实验操作等方面。应广大读者要求,征得作者同意,本刊陆续刊出,以飨读者。     

巴马小型猪在医学研究中的应用进展

广西巴马小型猪作为国内小型猪主要品种之一,具有遗传性稳定、多产、体重较小、体表多覆白毛等特征,组织器官及生化指标与人类相似,已越来越广泛地应用于医学研究领域:猪的心脏解剖与生理特点与人类高度相似,已被广泛应用于心血管系统研究中,在我国,巴马小型猪被用来构建心肌缺血、卵圆孔未闭等心血管疾病模型;猪具有杂食性及与人相似的脂质代谢,可用于研究内分泌疾病,巴马小型猪已用于糖尿病动物模型建立及其遗传易感性、并发症的防治研究等;巴马小型猪的消化系统与人类相似,利用此特点已建立阻塞性慢性胰腺炎、结肠穿孔、胆肠吻合等消化系统疾病模型;巴马小型猪除头、尾外,体表覆以白毛,这一特点使其成为研究皮肤创伤、烧伤修复等的理想动物;小型猪的牙齿解剖结构与人类相似,口裂大,可作为口腔医学研究中的理想动物,巴马小型猪已用来建立牙髓坏死模型及对上颌扩弓方式的研究;类似人的解剖、生理、病理使其成为较为适合的异种移植供体。在中医药研究方面,已用巴马小型猪分别建立了肝脏、脾脏、股动、静脉出血及头颈恶性肿瘤放疗后的腮腺损伤动物模型以研究中药制剂的疗效及机制。     

巴马小型猪在医学研究中的应用进展简

广西巴马小型猪作为国内小型猪主要品种之一,具有遗传性稳定、多产、体重较小、体表多覆白毛等特征,组织器官及生化指标与人类相似,已越来越广泛地应用于医学研究领域：猪的心脏解剖与生理特点与人类高度相似,已被广泛应用于心血管系统研究中,在我国,巴马小型猪被用来构建心肌缺血、卵圆孔未闭等心血管疾病模型;猪具有杂食性及与人相似的脂质代谢,可用于研究内分泌疾病,巴马小型猪已用于糖尿病动物模型建立及其遗传易感性、并发症的防治研究等;巴马小型猪的消化系统与人类相似,利用此特点已建立阻塞性慢性胰腺炎、结肠穿孔、胆肠吻合等消化系统疾病模型;巴马小型猪除头、尾外,体表覆以白毛,这一特点使其成为研究皮肤创伤、烧伤修复等的理想动物;小型猪的牙齿解剖结构与人类相似,口裂大,可作为口腔医学研究中的理想动物,巴马小型猪已用来建立牙髓坏死模型及对上颌扩弓方式的研究;类似人的解剖、生理、病理使其成为较为适合的异种移植供体.在中医药研究方面,已用巴马小型猪分别建立了肝脏、脾脏、股动、静脉出血及头颈恶性肿瘤放疗后的腮腺损伤动物模型以研究中药制剂的疗效及机制.     

西藏小型猪肾脏应用组织学特点

目的研究西藏小型猪肾脏的组织结构,为其在生物医药领域中的应用提供形态学依据。方法取西藏小型猪肾脏标本投入10%中性福尔马林溶液固定24 h以上,修块,冲洗,脱水,透明,包埋,常规石蜡切片,HE染色,光镜观察拍照。结果西藏小型猪的肾与人肾一样呈长而扁的菜豆形,是表面光滑的多乳头肾,肾的表面有致密的结缔组织构成的被膜,肾实质可分为皮质和髓质,由数百万个肾单位和泌尿小管组成,其间由少量结缔组织、血管和神经等构成肾间质。结论西藏小型猪的肾脏结构比犬和猴更接近于人类,在异种器官移植、药物临床前安全性评价等生物医药领域中具有重要应用前景。     

小型猪糖尿病模型研究进展

小型猪的生理解剖结构、糖脂代谢、血液生化指标和疾病发生机制与人类都很相似,而且价格也相对适中,所以小型猪是诱导糖尿病模型的理想动物,本文就近年来用小型猪来诱导糖尿病模型的研究做一综述。     

慢病毒载体法制备遗传工程猴和小型猪的现状及应用前景展望

较小鼠等啮齿类动物而言,猴和小型猪等大型实验动物在亲缘关系上与人类更为接近,在解剖、生理生化代谢及疾病发病机制等多方面与人类更接近,使它们在复制人类疾病模型,研究疾病发病机制和新药研发等中有无可替代的应用。而制备遗传工程大动物可以更深入地解析人类疾病,并可为器官移植和新药研发提供更充分的实验材料。基于慢病毒介导的转基因方法近几年已越来越多地被用来制备遗传工程猴和小型猪。与传统的原核显微注射方法和体细胞核移植法相比,慢病毒介导的转基因方法转基因效率高,操作更简单。因此,构筑基于慢病毒介导的转基因方法制备遗传工程猴和小型猪的技术平台将对生物医学研究产生巨大推动作用。     

遗传修饰猪模型在生物医学及农业领域研究进展及应用

猪在解剖结构、代谢、生理生化等特征方面比啮齿类动物更接近人类,因此在模拟某些人类疾病以及提供异种移植器官等方面具有其他动物不可替代的优势,是理想的人类疾病动物模型和异种器官的供体。另外,猪作为我国畜牧业最重要的物种之一,猪的品种改良、疫病防控以及动物福利等问题都与人民生活息息相关。本文主要介绍了遗传修饰猪模型在分子育种、人类疾病模型以及异种器官移植领域的研究进展及未来应用前景,希望增进相关领域研究人员对基因编辑等前沿技术的了解,理解遗传修饰猪模型在生命科学研究中的重要意义。     

小型猪基本实验操作技术

小型猪在解剖、生理和营养代谢等方面与人类相似,是人类医学研究的理想模型动物。然而,由于小型猪（尤其是我国自行培育的小型猪）在实验操作过程中不配合,成为限制其应用的主要因素之一,另一方面,由于实验操作的不规范,也常常引发动物的应激反应,并造成实验数据变异增加。以下结合本实验室的应用经验,介绍小型猪的基本实验操作技术。     

小型猪动脉粥样硬化模型研究进展

小型猪因在动脉解剖、生理等方面与人类十分相似,是目前研究动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS相关疾病最理想的模型。至今已有多种可以模拟小型猪AS模型的方法公布,除传统的高脂饲料+球囊拉伤外,还包括新方法如基因编辑诱导自发性高脂血症、冠脉壁局部注射脂质或炎症因子等。但目前尚无成熟、公认的小型猪冠状动脉粥样硬化模型。造模周期长、成功率低、花费高等是制约小型猪动物模型研究的瓶颈所在。现就适合造模的小型猪的品种、造模方法进行综述。     

国内外小型猪资源概况

猪和人在解剖学、生理学上有极大的相似性,而小型猪还具有品系繁多、遗传性能稳定等诸多优点,因此,作为实验动物已经被广泛应用于生物医学研究的多个方面。本文主要介绍了从40年代末美国开始培育小型猪以来,国内外小型猪的主要品系、培育、开发研究的发展情况以及国内培育小型猪的优势。     

我国小型猪品系资源状况初浅分析

小型猪正逐渐成为生命科学研究中的重要实验动物。我国具有独特和丰富的小型猪资源,我国小型猪品系或资源涉及资源品系、封闭群、近交培育品系等。本文就我国的小型猪品系资源状况进行了介绍和初步分析。     

猪——研究人类营养代谢和医药的新宠

建立与人类生理特征较近的动物模型,是开展人类营养和生物医学等各种研究的基础。猪作为实验动物在解剖及生理结构等特点与人类极为相似,具有众多的优势,因而受到越来越多的关注,已应用于营养、生理、病理等多种研究领域。本文介绍了猪作为实验动物模型的生理学特性、国内外研究进展及其趋势,以促进其在营养代谢和医药等方面的进一步研究应用。     

不同月龄近交系五指山小型猪免疫器官的组织形态学

目的对不同月龄近交系五指山小型猪免疫器官组织特点进行观察,为其用于建立人类免疫相关疾病模型提供基础形态学资料。方法2、4和12月龄小型猪免疫器官被分别固定,常规石蜡切片、HE染色,光镜观察。结果4月龄前,胸腺内胸腺细胞和胸腺小体的数量均随年龄的增长逐渐增多;12月龄时,胸腺细胞数量有所减少,排列比较疏松,胸腺小体的数量和体积基本没有变化;2月龄时胸腺小体周围可见许多大小不同的空泡状细胞和细胞碎片。4月龄前,脾白髓动脉周围组织淋巴鞘和脾小结在也随年龄增长而逐渐增多增大,但12月龄时有所减少并维持在一定水平,其变化与大鼠和鸡的基本一致。2月龄淋巴结皮质靠内,髓质靠外,4月龄两者分界不明显,12月龄淋巴小结较大,淋巴细胞排列疏松,髓质内淋巴细胞较少,毛细血管增多。结论从整体结构上观察,近交系五指山小型猪免疫器官的组织学结构与人和其它哺乳动物之间没有明显的差异。     

小型猪腹壁拉链模型的建立

目的建立小型猪腹壁拉链模型并对其生物学特性进行研究,为教学和科研工作的开展提供便利的研究工具。方法通过外科手术的方法将定制的生物拉链固定于小型猪体表,建立小型猪腹壁拉链模型,观察小型猪的体征和精神状态,利用全自动血液分析仪及尿液分析仪对其血液和尿液生化指标进行动态检测。结果模型建立后7-49d小型猪的活动、精神状态良好,其生理生化指标表现稳定,与对照相比无显著变化。结论本课题组建立的小型猪腹壁拉链模型建立后7-49d体征、精神状况良好,生理生化指标稳定,可以推广应用于相关的科研、教学试验。     

基因编辑动物模型在人类疾病研究中的应用

近年来,随着以CRISPR/Cas9为代表的多种CRISPR系统的开发和不断改进,基因编辑技术逐渐完善,并广泛应用于人类疾病动物模型的制备。基因编辑动物模型为人类疾病的发病机理、病理过程以及预防和治疗等方面的研究提供了重要的素材。目前,用于人类疾病研究的基因编辑动物模型主要有小鼠、大鼠为代表的啮齿类动物模型和以猪为代表的大动物模型。其中啮齿类动物在机体各方面与人类差别较大,且寿命短,无法对人类疾病的研究和治疗提供有效评估和长期追踪;而猪在生理学、解剖学、营养学和遗传学等各方面与人类更接近,是器官移植和人类疾病研究领域重要的动物模型。文中主要介绍了基因编辑动物模型在神经退行性疾病、肥厚心肌病、癌症、免疫缺陷类疾病和代谢性疾病等5种人类疾病研究中的应用情况,以期为人类疾病研究及相关动物模型的制备提供参考。     

五种品系猪亲缘关系的RAPD分析

应用190个RAPD引物对贵州小型猪,巴马小型猪、西双版纳近交系小耳猪JB和JS亚系、荣昌猪Ⅰ系、长白猪的亲缘关系进行了初步分析,其中39个引物的扩增结果具有非常明显的品系间多态性,将其扩增结果以RAPDistance package Version 1?04程序进行分析,计算相对遗传距离指数1－F,再用NJ法进行聚类分析,构建系统树。结果表明,三种小型猪相互间亲缘关系较近,尤以贵州小型猪与巴马小型猪更近。荣昌猪Ⅰ系和长白猪关系较近,但与小型猪关系较远。 关键词：随机扩增多态DNA;小型猪;亲缘关系 The phylogenetic relationship of five species of pigs including Guizhou miniature pig,Bama pig,Xisuangbanna inbred pig,Rongchang Pig and Landrance was studied by RAPD analysis.Thirty-nine single polymorphic primers were selected out of 190 primers.The amplified fragments of thirty-nine primers were analysed by the RAPDistance package version 1.04 and the phylogenetic tree was constructed using NJ method.The results indicated as the following: three strains of miniature pigs have close phylogenetic relationship and the phylogenetic relationship between Guizhou miniature pig and Bama miniature pig was much closer.Landrance and Rongchang pig have close phylogenetic relationship too,but their phylogenetic relationship is far from the three strains of miniature pigs.     

Generation of AQP2-Cre transgenic mini-pigs specifically expressing Cre recombinase in kidney collecting duct cells

The important differences in physiological parameters and anatomical characteristics of the kidney between humans and mice make it difficult to replicate the precise progression of human renal cystic diseases in gene modification mouse models. In contrast to mice, pigs are a better animal model of human diseases, as they are more similar in terms of organ size, structure, and physiological parameters. Here, we report the generation and initial examination of an AQP2-Cre transgenic (Tg) Chinese miniature (mini)-pig line that expresses Cre recombinase exclusively in kidney collecting duct cells. An 8-kb fragment of the mini-pig aquaporin 2 (AQP2) 5′-flanking region was utilized to direct Cre expression in Tg mini-pigs. Two Tg mini-pigs were generated by pig somatic cell nuclear transfer and both carried the entire coding sequence of Cre recombinase. RT-PCR and western blotting analysis revealed that Cre recombinase was uniquely expressed in the kidney, while immunohistochemical studies located its expression in kidney collecting duct cells. Furthermore, six integration sites and 12–14 copies of the Cre gene were detected in various tissues by high-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR and absolute quantitative real-time PCR, respectively. Combined with previous studies of Cre recombinase activity, we believe that this AQP2-Cre Tg mini-pig line will be a useful tool to generate kidney collecting duct cell-specific gene knockout mini-pig models, thereby allowing the investigation of gene functions in kidney development and the mechanisms of human renal cystic disease.     

The pig: a model for human infectious diseases

An animal model to study human infectious diseases should accurately reproduce the various aspects of disease. Domestic pigs (Sus scrofa domesticus) are closely related to humans in terms of anatomy, genetics and physiology, and represent an excellent animal model to study various microbial infectious diseases. Indeed, experiments in pigs are much more likely to be predictive of therapeutic treatments in humans than experiments in rodents. In this review, we highlight the numerous advantages of the pig model for infectious disease research and vaccine development and document a few examples of human microbial infectious diseases for which the use of pigs as animal models has contributed to the acquisition of new knowledge to improve both animal and human health.     

Genetically Modified Pig Models for Human Diseases

Genetically modified animal models are important for understanding the pathogenesis of human disease and developing therapeutic strategies.Although genetically modified mice have been widely used to model human diseases,some of these mouse models do not replicate important disease symptoms or pathology.Pigs are more similar to humans than mice in anatomy,physiology,and genome. Thus,pigs are considered to be better animal models to mimic some human diseases.This review describes genetically modified pigs that have been used to model various diseases including neurological,cardiovascular,and diabetic disorders.We also discuss the development in gene modification technology that can facilitate the generation of transgenic pig models for human diseases.