小鼠“常驻”实验室与人类高度相似 原因不只是性价比高

目前，小鼠遗传背景研究已足够充分，并有明确的质量控制标准，拥有大量的近交系、突变系和封闭群。因此它在各类实验研究中，用量最大、用途最多。

2020年是鼠年。自古以来，关于鼠的看法始终是因人而异——这种啮齿动物因为偷油吃米、传播疾病而落得“过街老鼠人人喊打”的境地;而在不少影视作品中，米老鼠、精灵鼠小弟等角色又显得它们机智灵敏、善解人意。

事实上，在科研领域，鼠类的贡献很大。据悉，目前世界上的基因工程小鼠品系已经过万，除此之外的实验小鼠品系亦有千余，小鼠遗传背景研究已足够充分，并有明确的质量控制标准，拥有大量的近交系、突变系和封闭群。因此它在各类实验研究中，用量最大、用途最多。

具有生殖优势啮齿类小鼠成科研“宠物”

“所谓实验动物，是指经人工饲育、对其携带的微生物实行控制、遗传背景明确或者来源清楚的，用于科学研究、教学、生产、鉴定以及其他科学研究的动物。”北京实验动物研究中心主任武会娟接受科技日报记者采访时表示，“而小鼠成为实验动物，则有着很长的历史渊源。”

20世纪初，在远隔重洋的北美洲，一位名叫阿比·拉斯罗普的退休女教师在美国马萨诸塞州的格兰比创办了一家农场，饲养家禽。几年后，该农场亏本，拉斯罗普不得已开始饲养花枝鼠，专门卖给宠物鼠爱好者。

1908年，拉斯罗普注意到一些花枝鼠长了肿瘤。于是，她把这些生病的花枝鼠送到宾夕法尼亚大学的癌症研究人员里奥·勒布(LeoLoeb)那里，勒布证实了这些小鼠得了癌症。从那时起，小鼠开始被逐渐用于部分癌症的研究，并日渐频繁地出现在实验室中。

凭借小鼠具有的啮齿类哺乳动物生殖优势，拉斯罗普的农场生意逐渐出现转机。加上拉斯罗普的小鼠繁殖计划详细且饲养记录完备，很快她饲养的小鼠成了科研人员的“宠物”。

值得注意的是，很多人认为实验室小鼠就是小白鼠，这是一个错误认知。“实际上，实验小鼠按毛色分类，有白色、灰色、棕色、黄色、黑色等。如野生毛色小鼠有C3H、CBA/N等;黑色小鼠有C57BL/6、C57BL/10、C58等品系;灰色小鼠有C57L、DBA/2等品系;白色小鼠有A、AKR、BALB/c、RF、SWR等品系。”武会娟说，“不同品系的小鼠都有相应的实验领域，优质的小鼠模型可以帮助实验员解决一些根本问题。”

那么，实验室为什么不选用更常见的野鼠做实验呢?对此，武会娟解释说：“野生小鼠可能携带人兽共患病病原和动物烈性传染病病原。目前实验用的小鼠按净化程度分为清洁级小鼠、无特定病原体小鼠(SPF级)和无菌小鼠，最常用是SPF级小鼠，除清洁级动物应排除的病原外，不存在主要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原，是无传染病的健康动物。”

与人类基因高度相似小鼠实验价值“性价比”高

据武会娟介绍，实验室小鼠都是在洁净的动物设施里培养的。“这些小鼠可以用于药物评价和毒性试验、微生物和寄生虫病学研究、肿瘤学的研究、遗传病和遗传学研究、计划生育研究、老年病学研究、放射学研究、呼吸和消化系统疾病研究等。小鼠作为实验动物的优势体现在多个方面。”

“首先，小鼠体型小，性情温顺，易于抓捕，饲养管理方便;而且小鼠繁殖能力强、成长快。通常来说，一只小鼠一年产仔6—10胎，每胎产仔数为8—15只，属全年多发情性动物。”武会娟说。

其次，小鼠对外来刺激极为敏感。“它们对多种毒素和病原体具有易感性，反应极为灵敏。如百万分之一的破伤风毒素能使小鼠死亡。小鼠对致癌物质也很敏感，自发性肿瘤多，这样的易感性是其它实验动物不能比拟的。”武会娟说。

另外，小鼠能提供同胎和不同品系实验样本。武会娟解释称：“实验者可根据实验要求选择不同品系或同胎小鼠做实验，也可选择同一品种(或品系)、同年龄、同体重、同性别的小鼠做实验。由于动物遗传均一，个体差异小，因此实验结果精确可靠。”

在基因研究方面，小鼠也具有突出优势。2003年，实验小鼠基因组DNA测序完成，在小鼠的3万到4万个基因中，已被证实有90%左右的基因与人类高度相似。“一些医学的科研和临床实验都是用小鼠完成，人类很多顽疾可以在小鼠身上找到相似性状，便于研究人员对症下药。”武会娟解释道。

说到与人类基因的相似程度，有人会问，黑猩猩在各个方面都比小鼠更有优势，为什么不选择黑猩猩等灵长类动物做实验呢?

“其实，很多实验用猩猩等动物做效果更好。但灵长类动物对养殖和管理方法要求高，成本投入大且难以大批量产出;许多实验(如认知类实验)结束后要将动物杀死，以便检查其内部变化。而黑猩猩等不少大型哺乳动物是国家保护动物，不能人为杀害。”武会娟说。

此外，早在1959年，动物学家威廉·罗塞尔和微生物学家雷克斯·伯奇发表了《仁慈实验技术原理》，提出以减少、优化、替代为核心的实验动物替代方法，提倡以低等动物替代高等动物，用小动物替代大动物。该观点得到国际上的认可，这也是小鼠用于实验使用较多的原因之一。

当然，实验室小鼠的普遍应用并不代表它们适用于所有实验。“一些实验周期较长(比如需要几十年才能看到结果)就不用小鼠做实验，因为小鼠寿命只有2—3年。此外，特异性较强的疫病研究也不会用小鼠做实验，例如蓝耳病的最佳实验动物是猪，禽流感则要用鸡。”武会娟说。

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DBA：世界上第一个现代实验小鼠株系

20世纪初，美国著名遗传学家威廉·欧内斯特·卡斯尔购买了拉斯罗普家的小鼠，用于开展孟德尔遗传定律和肿瘤方面的研究。由于这些小鼠的遗传背景比较复杂，一定程度上增加了实验的变异性。

为了避免遗传背景差异对实验结果造成影响，卡斯尔及其学生克拉伦斯·利特尔对实验小鼠的配对及繁殖采取强制措施，以此获得等位基因纯合、遗传背景相似的近交系小鼠。

近交系是指近交程度相当于20代以上连续全同胞或亲子交配，近交系数达到98.6%以上，群体基因达到高度纯合和稳定的动物群，品系内所有个体均可追溯到同一祖先。近交系动物的应用推动了遗传学、肿瘤学、免疫学等学科发展。

1909年，利特尔培育出了第一个近亲繁殖的小鼠株系(近交系小鼠)DBA(DiluteBrownnon-Agouti)。DBA株系被公认为是世界上第一个现代实验小鼠株系，至今仍然是重要的动物模型。1929年，利特尔成立了著名的美国杰克逊实验室，在小鼠的繁育、小鼠遗传学和在研究中如何选择运用实验小鼠等方面积累了大量知识经验。