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實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源開發(fā)、保存和共享利用

2011-02-12 03:58
關(guān)鍵詞:品系小鼠動(dòng)物

徐 平

(中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院,上海 201615)

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)作為在現(xiàn)代科學(xué)帶動(dòng)下崛起的一門以生物學(xué)為主體,以醫(yī)學(xué)、生物學(xué)為核心的綜合性新興學(xué)科,正以異乎尋常的發(fā)展速度影響著整個(gè)生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源是生命科學(xué)研究的重要支撐條件,是一種完整的生物型研究工具和試驗(yàn)對(duì)象,作為相似度高、可控性強(qiáng)、使用經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)便的有生命模型,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物廣泛運(yùn)用于探索生命奧秘、研究疾病機(jī)制及防治等生命科學(xué)各領(lǐng)域,成為繼試劑、儀器和信息之后,生命科學(xué)研究不可替代的第4大必備條件,已受到世界各國(guó)政府和科學(xué)家的重視,甚至作為衡量一個(gè)國(guó)家生命科學(xué)水平高低的標(biāo)志之一。因此,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的合理開發(fā)、安全保存和共享利用對(duì)于促進(jìn)我國(guó)基礎(chǔ)生命科學(xué)的發(fā)展和生物醫(yī)藥的研發(fā)具有重要的支撐和保障作用,繼而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技進(jìn)步。

1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的開發(fā)

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新資源的開發(fā)技術(shù)

依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新資源的開發(fā)途徑主要包括基因自發(fā)突變動(dòng)物的培育、基因改變動(dòng)物的制作、人工誘導(dǎo)模型的培育和野生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究等4個(gè)方面。

1.1.1 基因自發(fā)突變動(dòng)物的培育:即從原有的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種或品系中再開發(fā)。主要包括兩種,一種是從大規(guī)模的繁育群體中發(fā)現(xiàn)行為異常,或肢體、器官等有突變表征,或者出現(xiàn)某些疾病癥狀、過敏性反應(yīng)、免疫性狀改變、毛色異常、血液生理生化數(shù)據(jù)大幅度改變等特征,通過對(duì)這些特異性性狀的傳代再現(xiàn),突變基因的位點(diǎn)確認(rèn),最后通過近交或雜交

或回交等方式將突變基因固定,培育成新的動(dòng)物模型。第二種是近交系品系內(nèi)雜交或互交的方式定向培育新的品系,如重組近交系、同類系、雜交一代等。

1.1.2 基因改變動(dòng)物的制作:即利用基因操作技術(shù)培育新的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源,包括轉(zhuǎn)基因、基因捕獲、基因打靶,基因置換等技術(shù)制作成基因改變的動(dòng)物。這些基因改變動(dòng)物已被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)研究、生物醫(yī)藥的開發(fā)和新的診斷或治療手段的建立等領(lǐng)域。另一個(gè)途徑就是利用基因調(diào)控原理進(jìn)行嵌合體和單親純合雙倍體動(dòng)物的研究。嵌合體動(dòng)物也稱異型動(dòng)物或四親動(dòng)物,這種動(dòng)物可用于細(xì)胞譜系、實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)、發(fā)生遺傳學(xué)以及免疫學(xué)等研究領(lǐng)域。第三個(gè)途徑就是單親純合雙倍體動(dòng)物育成技術(shù),該技術(shù)又稱為雌核發(fā)育技術(shù),可大大加快新品種的培育。

1.1.3 人工誘導(dǎo)動(dòng)物模型的培育:包括利用物理、化學(xué)、輻射、生物感染等技術(shù)制作的動(dòng)物模型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牟煌藶榈卦斐蓜?dòng)物組織、器官或全身?yè)p傷,出現(xiàn)某些類似人類疾病的癥狀。這些人工誘導(dǎo)的模型,有的可以遺傳,如采用ENU誘導(dǎo)某個(gè)或某幾個(gè)基因突變,通過繁育技術(shù)將這些突變模型世世代代保存下來(lái)。有的是不能遺傳的,如手術(shù)模型、營(yíng)養(yǎng)誘導(dǎo)模型、感染模型等。

1.1.4 野生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化:野生動(dòng)物或經(jīng)濟(jì)動(dòng)物經(jīng)過初期的表型分析和篩選,對(duì)具有科學(xué)實(shí)驗(yàn)價(jià)值的動(dòng)物,經(jīng)過嚴(yán)格的馴養(yǎng)、微生物凈化、遺傳及飼養(yǎng)環(huán)境等因素的控制,按實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行培育,使之達(dá)到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的標(biāo)準(zhǔn)。我們把這種將野生動(dòng)物或家畜馴化、培育成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的過程,叫做實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源開發(fā)的現(xiàn)狀

1.2.1 國(guó)際實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源開發(fā)現(xiàn)狀

自1909年C.C.Little采用近親繁殖培育成世界上第一個(gè)近交系DBA小鼠以來(lái),目前,通過傳統(tǒng)的遺傳育種方式至少已培育了2600余種常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品系資源,其中近交系動(dòng)物超過800種,重組近交系45種,重組近交系的培育成功是哺乳類動(dòng)物遺傳學(xué)中的一個(gè)重要進(jìn)展,并已廣泛用于新的多態(tài)型基因位點(diǎn)和新的組織相溶性位點(diǎn)的鑒定和多態(tài)型位點(diǎn)的多效性以及其連鎖關(guān)系的研究。另外還有同源近交系520余種,遠(yuǎn)交系動(dòng)物370多種,自發(fā)基因突變系500多種,雜交一代(F1)近百種,以及其他的品系(如隨機(jī)近交系、部分近交系、誘導(dǎo)突變系)數(shù)百種等。在常用的近交系動(dòng)物中,近交系小鼠品系至少500余個(gè),近交系大鼠250余個(gè),近交系地鼠45個(gè),近交系豚鼠15個(gè),近交系家兔34個(gè),近交系雞40個(gè)。

自1980年美國(guó)科學(xué)院院報(bào)(PNAS,USA)報(bào)導(dǎo)了Dr.Gozdon等人第一個(gè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因小鼠以來(lái),基因工程技術(shù)的應(yīng)用如雨后春筍般發(fā)展起來(lái),人們稱之為是一場(chǎng)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上的“遺傳革命”。1993年全世界就有1000多家實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)了轉(zhuǎn)基因小鼠,到2000年,全世界已有2500多家實(shí)驗(yàn)室完成不同轉(zhuǎn)基因小鼠的研制、生產(chǎn)和使用。

2002年,由多國(guó)合作的人類基因組DNA測(cè)序順利完成,生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)已快速轉(zhuǎn)入了功能基因組研究。2003年,實(shí)驗(yàn)小鼠基因組DNA測(cè)序完成,在小鼠3萬(wàn)多個(gè)基因中,已被證實(shí)有90%左右的基因與人類高度相似,更加快了世界各國(guó)開發(fā)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新資源的步伐。小鼠遺傳學(xué)在研究哺乳類動(dòng)物尤其是人類基因組功能方面扮演著極其重要的角色。通過基因工程(如轉(zhuǎn)基因、基因剔除和基因插入等)手段使原有的小鼠品系發(fā)生變異,以此來(lái)揭示人類基因組的功能。為了加快突變小鼠模型的開發(fā),2004年11月和2005年3月,全球主要的小鼠資源單位分別在美國(guó)Jackson實(shí)驗(yàn)室和羅馬召開了代表大會(huì),與會(huì)的代表一致同意建立國(guó)際小鼠資源聯(lián)盟(FIMRe),以加強(qiáng)國(guó)際間的合作、交流與資源的共享利用。其目標(biāo)是:為人類健康和疾病的遺傳解析,制作、生產(chǎn)、保存和提供相應(yīng)的小鼠模型資源。在此框架下,于2006年又成立了國(guó)際基因敲除小鼠聯(lián)盟(IKMC),其中,歐洲條件性基因突變計(jì)劃(EUCOMM)完成2.5萬(wàn)小鼠基因的敲除,第一期計(jì)劃耗資1600萬(wàn)美元,采用“基因捕獲”和“基因打靶”兩種不同的技術(shù),制造出“條件性基因突變小鼠”,使得科學(xué)家能在活體中研究基因的功能,同時(shí)制作的突變小鼠能更加精確地模擬人類疾病;由美國(guó)NIH資助的基因敲除小鼠計(jì)劃(KOMP)其目標(biāo)是期望能夠敲除掉小鼠基因組中三分之一以上的基因,初期計(jì)劃是投入5000萬(wàn)美元,創(chuàng)建突變細(xì)胞系和突變小鼠,完成5000個(gè)基因敲除小鼠用于功能研究,3500基因突變小鼠用于藥物篩選;北美條件性基因突變小鼠計(jì)劃(NorCOMM)則建立了從突變小鼠研發(fā)到基因功能分析,再到表型分析,最后進(jìn)行疾病研究的完整的小鼠模型開發(fā)體系。另外,德克薩斯的A&M基因研究所則提供小鼠和人類基因的信息,并進(jìn)行比較研究。

亞洲各國(guó),由日本、中國(guó)、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、菲律賓、新加坡等國(guó)于2006年發(fā)起成立亞洲突變小鼠資源聯(lián)盟(AMMRe),其目標(biāo)是合作開展突變小鼠資源的開發(fā)、表型分析和供應(yīng),以及建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和人才培訓(xùn)。

國(guó)際實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源開發(fā)研究的另一個(gè)動(dòng)向是各種病理模型動(dòng)物的培育。現(xiàn)已培育成功的突變系已超過500多個(gè),包括代謝性疾病、心腦血管疾病、早衰老、眼疾、肢體殘缺、免疫缺陷等,在美國(guó)NIH就保存的不同背景的無(wú)胸腺裸鼠(大鼠和小鼠)就有20多種。由于自發(fā)性基因突變品系具有更好的模擬人類疾病的特性,日本專門成立了“疑難雜癥”疾病模型研究組織。經(jīng)全國(guó)性調(diào)查和分析,有40多種“疑難雜癥”被列入重點(diǎn)研究對(duì)象,并針對(duì)性地成立了專門的疾病模型研究小組。經(jīng)過幾十年的培育,已有數(shù)十種著名的疾病模型被全世界科學(xué)家使用,如中度肥胖中度高血糖的Ⅱ型糖尿病模型GK大鼠,非肥胖型II糖尿病模型KK小鼠,早衰老模型SAM小鼠、高血壓SHR大鼠模型、腦卒中SHR/sp大鼠模型等。在病理模型品系開發(fā)中,以小鼠為例,已發(fā)現(xiàn)的突變基因位點(diǎn)有893個(gè),已育成與人類疾病類似的病理模型400多種。美國(guó)賓州大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院已篩選出加拿大紐芬蘭犬,能夠發(fā)生與人類先天性心臟病幾乎一樣的心臟病,并采用病理組織學(xué),細(xì)胞遺傳學(xué)和分子生物學(xué)方法進(jìn)行基因定位研究。為了清楚地知道基因突變的奧妙,他們正在探索直接測(cè)定DNA的技術(shù)。同時(shí),這個(gè)大學(xué)的代謝研究室還采用生物化學(xué)方法篩選出具有先天性碳水化合物失調(diào)的貓,以及氨基酸代謝機(jī)能失調(diào)的家犬,這些模型與許多兒童的代謝性疾病相似。除此以外,NIH正在為老年多發(fā)病培育具有多特性、多效性的動(dòng)物模型。已培育成功的有:既無(wú)胸腺、又無(wú)脾臟的動(dòng)物模型;既有高血壓和糖尿病又肥胖癥的動(dòng)物模型;無(wú)B細(xì)胞功能的動(dòng)物模型;無(wú)K細(xì)胞功能的動(dòng)物模型;無(wú)巨噬細(xì)胞功能的動(dòng)物模型等。

自然資源的開發(fā)利用是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)科發(fā)展得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),野生動(dòng)物、水生動(dòng)物等的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究一直伴隨著實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)科的發(fā)展,并為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類提供了豐富的來(lái)源和基因資源。由于動(dòng)物保護(hù)運(yùn)動(dòng)的興起,非人靈長(zhǎng)類、寵物等高等動(dòng)物的使用受到限制,而被嚙齒類動(dòng)物(小鼠、大鼠、地鼠、沙鼠等)、烏賊、斑馬魚等水生動(dòng)物及豬、羊、雞等食用動(dòng)物所代替。日本經(jīng)過幾十年對(duì)野生小鼠的開發(fā),目前已培育成40多個(gè)近交系小鼠品系和遠(yuǎn)交群小鼠品系,這些野生小鼠來(lái)自于不同國(guó)家和地區(qū),包含了豐富的、在現(xiàn)有小鼠品系中已經(jīng)丟失了的小鼠基因,對(duì)于小鼠基因功能的研究和突變品系的開發(fā)有著積極地推動(dòng)作用。

1.2.2 國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源開發(fā)現(xiàn)狀

我國(guó)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新資源開發(fā)方面雖然起步較晚,但已取得了一定的成就。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源再開發(fā)方面,采用人工馴化和飼養(yǎng)繁育技術(shù),早在上世紀(jì)中后期就培育成功了低癌系津白I號(hào)(TA1,天津醫(yī)大、1955)、高癌系津白II號(hào)(TA2,天津醫(yī)大李漪,1963)和白血病試驗(yàn)小鼠615(中國(guó)醫(yī)科院血液所,1961)等有重要價(jià)值的近交系小鼠,并得到國(guó)際近交系小鼠命名委員會(huì)的承認(rèn)。此后,各繁育單位又相繼利用遠(yuǎn)交群KM小鼠培育了多個(gè)近交系小鼠品系,如C-1(中國(guó)醫(yī)科院,1955)、AMMS/1(軍科院、1974)、NCPC/4(河北醫(yī)學(xué)院,1992)、SSB(上海生物制品研究所,1991)、SMMC/C(上海第二軍醫(yī)大學(xué),1985)等,和一些具有重大應(yīng)用價(jià)值和擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新品種,包括:用于免疫學(xué)研究的615/PBI-Beige小鼠(中檢所);用于出血熱疫苗研制和生產(chǎn)的長(zhǎng)爪沙鼠(浙江醫(yī)科院);用于II型糖尿病研究的中國(guó)地鼠近交系SYBI(山西醫(yī)大);用于皮膚病研究或皮膚過敏試驗(yàn)的豫醫(yī)無(wú)毛小鼠(河南醫(yī)大)、BALB/C無(wú)毛小鼠(北京醫(yī)大);用于抗輻射、免疫學(xué)和腫瘤學(xué)研究的IRM-2近交系小鼠(中國(guó)醫(yī)科院放射所);用于抗輻射、化學(xué)致癌和血液病研究的TR1津醫(yī)大鼠近交系(林炳水,1992);用于白內(nèi)障研究的SLAC/cat小鼠(中科院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心)等。這些新開發(fā)的資源已在生命科學(xué)研究和生物醫(yī)藥研發(fā)中起到應(yīng)用。

在基因改變動(dòng)物開發(fā)方面,自上世紀(jì)八十年代后期起我國(guó)科學(xué)家開始從事基因工程動(dòng)物的研究工作,并在九十年代先后開發(fā)了一批有價(jià)值的轉(zhuǎn)基因小鼠,如人突變載脂蛋白轉(zhuǎn)基因小鼠高脂血癥模型、四環(huán)素調(diào)控的HCV嵌合體小鼠、hCG-PMLRARα、hCG-PLZF-RARα和hCG-NPN-RARα人白血病轉(zhuǎn)基因小鼠等。1998年上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所獲得5只轉(zhuǎn)基因山羊,其中一只奶山羊的乳汁中含有堪稱血友病人救星的藥物蛋白—有活性的人凝血因子Ⅸ,這是由中國(guó)工程院院士曾溢濤教授為首的科學(xué)家們經(jīng)過艱辛探索獲得的重大成果。在基因大規(guī)模突變方面,2005年復(fù)旦大學(xué)的許田教授和吳曉暉教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組,用PB轉(zhuǎn)座因子高效插入小鼠基因組,建立了小鼠體內(nèi)直接突變基因技術(shù),為大規(guī)模研究哺乳動(dòng)物基因功能提供了解決方案。在基因功能研究和疾病模型開發(fā)方面,為了搶占基因改變小鼠研發(fā)在國(guó)際上的地位,科技部于2006立項(xiàng)通過科技支撐計(jì)劃設(shè)立了中國(guó)條件性突變小鼠計(jì)劃(ChCOMM),通過四年的聯(lián)合攻關(guān),目前已完成超過150個(gè)基因敲除小鼠的研發(fā)工作,并建立從基因發(fā)現(xiàn)到基因突變小鼠研發(fā)再到保存和共享利用的疾病小鼠模型研究體系。目前,我國(guó)已形成了南京的國(guó)家遺傳工程小鼠資源庫(kù)、上海的南方模式生物研究中心兩個(gè)從事轉(zhuǎn)基因小鼠、基因剔除小鼠和模式動(dòng)物技術(shù)研發(fā)、服務(wù)的專業(yè)機(jī)構(gòu)。同時(shí),形成了具有特色的突變小鼠研發(fā)單位,如北京大學(xué)的胚胎干細(xì)胞研究,軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院的LoxP和Cre工具鼠,復(fù)旦的發(fā)育生物研究所的BP轉(zhuǎn)座子定位突變基因技術(shù),以及中科院上海生科院在免疫性疾病、代謝性疾病、傳染病模型方面的研發(fā)等。至今,全國(guó)已建立了近千種基因突變小鼠。

野生動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的研究也取得了可喜的進(jìn)展。我國(guó)陸棲脊椎動(dòng)物有2000多種,約占世界種屬的10%,兩棲類196種,爬行類315種,鳥種1187種,哺乳種414種。其中有些種屬具有很高的開發(fā)價(jià)值。例如,很早就被引入歐美的拉薩犬,早已成為世界矚目的動(dòng)物資料。我國(guó)在本世紀(jì)初就把一些野生動(dòng)物成功的育為生命科學(xué)研究的模型動(dòng)物,有的已被國(guó)內(nèi)外科學(xué)家公認(rèn)為實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物,已在國(guó)際上廣泛應(yīng)用。如用于HCV發(fā)病機(jī)制研究的樹鼩(中國(guó)醫(yī)科院生物所、中科院云南動(dòng)物所),對(duì)日本血吸蟲具有獨(dú)特抗性、并用于抗日本血吸蟲機(jī)制研究的東方田鼠(湖南醫(yī)大、上海實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心),對(duì)一些重大疫?。ㄈ缡笠?、包蟲病和黑熱病等)研究具有其他動(dòng)物不可替代作用的灰倉(cāng)鼠(新疆CDC),以及用于新現(xiàn)傳染?。╡merging infectious diseases,EIDs)流行規(guī)律、傳播途徑、發(fā)病機(jī)制等研究的布氏田鼠、高原鼠兔、大倉(cāng)鼠等野生動(dòng)物(新疆CDC、中科院動(dòng)物所)等。經(jīng)過20多年的研究,已在沙鼠、樹鼩、東方田鼠、灰倉(cāng)鼠、小型豬、KM小鼠、高原鼠兔、布氏田鼠、小家鼠等的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化或標(biāo)準(zhǔn)化研究上取得了重要進(jìn)展,預(yù)計(jì)在十二·五期間,將有一批特有資源被開發(fā)成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

作為一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)材料,小型豬是我國(guó)的特色資源,我國(guó)自20世紀(jì)80年代開始對(duì)小型豬資源進(jìn)行調(diào)查和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究。不僅利用資源優(yōu)勢(shì)培育出西雙版納小耳豬近交系、五指山小型豬近交系、廣西巴馬小型豬、貴州小型豬等獨(dú)特的小型豬品種,而且在小型豬實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究方面也奠定了較好的基礎(chǔ)。

2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的保存和共享利用

基因突變動(dòng)物的產(chǎn)生,為生命科學(xué)研究和生物醫(yī)藥的研發(fā)開創(chuàng)了新紀(jì)元。小鼠遺傳學(xué)在研究哺乳類動(dòng)物尤其是人類基因組功能方面扮演著極其重要的角色。通過基因工程(如轉(zhuǎn)基因、基因剔除和基因插入等)手段使原有的小鼠品系發(fā)生變異,以此來(lái)揭示人類基因組的功能。許多事實(shí)已經(jīng)證明了這些小鼠遺傳資源的潛在價(jià)值。首先,盡管小鼠的突變系目前已有10000多種,而且還在不斷增加,但實(shí)際上這些小鼠模型在哺乳類基因的總量中占不到10%的比例。因此,目前歐美日等一些發(fā)達(dá)國(guó)家正在進(jìn)行一個(gè)“基因突變計(jì)劃”,將以每年開發(fā)200個(gè)品系的速度制作新的小鼠模型,以此來(lái)不斷填補(bǔ)這個(gè)缺口。其次,通過不斷改進(jìn)和提高處理小鼠基因組的技術(shù)和方法,已產(chǎn)生了相當(dāng)數(shù)量的轉(zhuǎn)基因小鼠、KO(knock-out:基因剔除)小鼠和KI(knockin:基因?qū)耄┬∈笃废?,所有這些品系都需要以某種方式加以保存,以使它們?cè)趯?lái)的研究中仍可以被應(yīng)用。如果采用連續(xù)繁殖的方式,不僅耗費(fèi)巨大的財(cái)力、人力和空間,而且還有受到繁殖失敗、死亡、疾病、火災(zāi)及基因丟失或飄變等的威脅。第三,開發(fā)新的突變系來(lái)進(jìn)行各種研究,如遺傳學(xué)試驗(yàn)中為得到其基因組圖需要進(jìn)行大規(guī)模的回交;同時(shí)一些新開發(fā)的轉(zhuǎn)基因小鼠或基因剔除小鼠需要被擴(kuò)群和被培育成純合子群體等,對(duì)所需要的動(dòng)物設(shè)施都將帶來(lái)巨大的壓力。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室除開展一些基礎(chǔ)性研究工作外,都不可能以常規(guī)方式來(lái)保存這些小鼠模型,因此需要有一種安全可靠的方法來(lái)代替,以防止突變資源的流失和重復(fù)性工作。為此,1992年在美國(guó)的冷泉港召開了“小鼠分子遺傳大會(huì)”,與會(huì)的科學(xué)家一致認(rèn)為:保護(hù)、保存新的重要的高科技遺傳資源,防止流失,避免不必要的重復(fù)性工作是當(dāng)務(wù)之急。于是以來(lái)自美國(guó)Jackson實(shí)驗(yàn)室的學(xué)者為首的科學(xué)家提議建立“國(guó)際小鼠品系資源(IMSR),并受到贊同。IMSR自組建以來(lái),至今已接受了13600余種不同的誘發(fā)突變小鼠品系(包括轉(zhuǎn)基因小鼠、及化學(xué)誘變小鼠),并且正以每年增加數(shù)百種的速度發(fā)展。目前全世界實(shí)驗(yàn)小鼠資源的80%以上均保持在Jackson實(shí)驗(yàn)室。這些小鼠品系可利用于不同類型的癌癥、心血管疾病、神經(jīng)行為疾病、免疫系統(tǒng)疾病、發(fā)育代謝疾病、衰老性疾病等方面的研究及新藥篩選上。目前已有60個(gè)國(guó)家,近12000個(gè)實(shí)驗(yàn)室使用該所提供的小鼠。這一世界上最大的變變小鼠資源庫(kù)正在生物學(xué)研究上發(fā)揮巨大作用。

繼在美國(guó)Jackson實(shí)驗(yàn)室建立IMSR后,世界各國(guó)都十分關(guān)注此問題。歐盟五國(guó)在意大利建立了EMMA,計(jì)劃每年以150個(gè)的速度開發(fā)遺傳工程小鼠品系,并建立了小鼠品系活體資源庫(kù)和冷凍胚胎庫(kù)。北美在加拿大多倫多的兒童醫(yī)院聯(lián)合設(shè)立了NorCOMM計(jì)劃,其目標(biāo)是建立一個(gè)可保存10000個(gè)品系以上的遺傳性突變小鼠品系的資源庫(kù)并開展表型研究。在日本,成立于1998年的日本熊本大學(xué)動(dòng)物資源開發(fā)研究中心(CARD)是日本國(guó)家動(dòng)物資源開發(fā)中心之一。由文部省投資40億日元于2000年5月建成設(shè)施條件非常現(xiàn)代化的動(dòng)物資源開發(fā)研究中心大樓。其職能包括:①基因突變動(dòng)物的制作、開發(fā)、保存、供應(yīng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)的建立;②實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的飼養(yǎng)管理;③實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁殖技術(shù)、感染預(yù)防的開發(fā)研究;④向國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)供應(yīng)基因突變小鼠;⑤胚胎操作、冷凍保存、飼養(yǎng)管理等的教育培訓(xùn);⑥有關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的教育、啟蒙以及信息資料的提供等。目前該中心已保存了2100多種遺傳工程小鼠模型。此外,建立于2000年的日本理化研究所生物資源中心(BRC)是日本政府投資的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)小鼠資源中心,至2008年底,該中心已保存了近3400多種小鼠資源。

我國(guó)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源開發(fā)和共享利用方面起步較晚,但進(jìn)步較快。經(jīng)過十·五和十一·五兩個(gè)5年計(jì)劃的建設(shè),我國(guó)家實(shí)驗(yàn)動(dòng)物遺傳資源體系的總體框架已經(jīng)形成。1998年開始至今,國(guó)家利用不同的投資渠道,分別建成了國(guó)家嚙齒類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心、國(guó)家遺傳工程小鼠資源庫(kù)、國(guó)家兔類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心、國(guó)家禽類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心、國(guó)家犬類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心、國(guó)家非人靈長(zhǎng)類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心蘇州分中心、國(guó)家實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息庫(kù),并立項(xiàng)開展了實(shí)驗(yàn)用小型豬、實(shí)驗(yàn)獼猴、特色動(dòng)物等的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究和資源基地的搭建工作。集中開展實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種質(zhì)資源的開發(fā)、收集、整合、保存,并開展標(biāo)準(zhǔn)化研究,以盡早實(shí)現(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的共享和利用,并保證了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的遺傳質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種質(zhì)資源的戰(zhàn)略貯備。到2010年底,各國(guó)家級(jí)種子中心共保存了小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠、兔、犬、猴、雞、鴨等10多個(gè)品種共計(jì)800多個(gè)品系的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源,占國(guó)內(nèi)總資源量的近80%,每年向全國(guó)供應(yīng)200多萬(wàn)只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物;累計(jì)向全國(guó)各實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁育單位提供了20多萬(wàn)只的標(biāo)準(zhǔn)化種用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(嚙齒類、犬、兔、猴)、SPF雞種蛋100余萬(wàn)枚;國(guó)家遺傳工程小鼠資源庫(kù)已為20多個(gè)省市兩百多個(gè)實(shí)驗(yàn)室開展轉(zhuǎn)基因小鼠和基因剔除小鼠的制作工作,并已向全國(guó)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)供應(yīng)了10多萬(wàn)只的遺傳工程小鼠。實(shí)驗(yàn)材料的豐富度得到了極大的提高,資源的共享利用極大地推動(dòng)了我國(guó)生命科學(xué)研究的發(fā)展。

隨著低溫生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,超低溫冷凍動(dòng)物的生殖細(xì)胞、生殖器官等優(yōu)越性在資源突飛猛進(jìn)的今天已越來(lái)越被世界各國(guó)的科學(xué)家所重視。由于低溫保存具有:①不需要對(duì)動(dòng)物進(jìn)行飼育管理;②減輕動(dòng)物在飼育空間上的壓力;③維持經(jīng)費(fèi)大幅度減少(胚胎冷凍的維持費(fèi)是常規(guī)飼育方法的1/10左右,精子冷凍是常規(guī)飼育方式的1/30左右,甚至更低);④不會(huì)引起基因的突變或飄變;⑤因火災(zāi)、地震等自然災(zāi)害引起的“全軍覆滅”的可能性很??;⑥不需要擔(dān)心病原體的感染等優(yōu)勢(shì),因此它是目前為止實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源保存的最為有效的方法。世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家以此方法建立起了各自的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物胚胎冷凍庫(kù),Glenister和Rall的資料顯示,1999年世界各國(guó)的胚胎銀行保存了合計(jì)約2700個(gè)品系的小鼠模型的胚胎,保存的胚胎總量超過200多萬(wàn)玫。僅過一年,Glenister和Thornton的報(bào)告顯示,美國(guó)的Jackson實(shí)驗(yàn)室已保存了近2000個(gè)品系的小鼠模型,保存的胚胎量達(dá)到了130萬(wàn)枚。2008年,Jackson實(shí)驗(yàn)室冷凍保存的胚胎量已超過200萬(wàn)枚,英國(guó)MRC的哺乳類遺傳學(xué)中心也已保存了近3000個(gè)品系計(jì)超過60萬(wàn)枚胚胎;美國(guó)的NIH動(dòng)物遺傳學(xué)資源中心(AGR NIH)與日本實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中央研究所(CIEA)保存了275個(gè)品系的大鼠模型合計(jì)超過10萬(wàn)枚冷凍胚胎;在日本,除日本實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中央研究所外,熊本大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源開發(fā)研究中心(CARD)已保存了1800種小鼠品系合計(jì)80余萬(wàn)枚胚胎和20000多根麥管的小鼠的精子,日本理化所的BRC則冷凍保存了2000多個(gè)品系合計(jì)超過100萬(wàn)枚小鼠胚胎。此外德國(guó)的哺乳類遺傳學(xué)研究所(Institute of Mammalian Genetics:IMG),意大利、澳大利亞等國(guó)都建立了自己的資源保存中心。

我國(guó)自上世紀(jì)90年代后期開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的低溫保存研究,目前已在一些主要的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源單位建立了較為完善了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生殖工程技術(shù)和低溫生物學(xué)技術(shù)體系,在國(guó)家嚙齒類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心上海分中心(NRLARSH)和國(guó)家遺傳工程小鼠資源庫(kù)(NGTMR)分別建立了兩個(gè)大型的低溫冷凍庫(kù)。其中,至2010年底已在NRLARSH保存了300多個(gè)品系的小鼠資源,合計(jì)冷凍小鼠胚胎超過15萬(wàn)枚,冷凍精子6000根麥管和1000多對(duì)的小鼠卵巢。

3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源開發(fā)、保存和共享利用的趨勢(shì)

3.1 遺傳工程動(dòng)物模型的研究開發(fā)方興未艾

2002年,由多國(guó)合作的人類基因組DNA測(cè)序順利完成,生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)已快速轉(zhuǎn)入了功能基因組研究。2003年,實(shí)驗(yàn)小鼠基因組DNA測(cè)序完成,在小鼠3~4萬(wàn)個(gè)基因中,已被證實(shí)有90%左右的基因與人類高度相似,更加快了世界各國(guó)開發(fā)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新資源的步伐。小鼠遺傳學(xué)在研究哺乳類動(dòng)物尤其是人類基因組功能方面扮演著極其重要的角色。通過基因工程(如轉(zhuǎn)基因、基因剔除和基因插入等)手段使原有的小鼠品系發(fā)生變異,以此來(lái)揭示人類基因組的功能。許多事實(shí)已經(jīng)證明了這些小鼠遺傳資源的潛在價(jià)值。盡管小鼠的突變系目前已有10000多種,而且還在不斷增加,但實(shí)際上這些小鼠模型在哺乳類基因的總量中尚不到10%。其次,由于生物體的生理功能基本上都是由蛋白質(zhì)完成的,一個(gè)基因可以編碼出多個(gè)蛋白質(zhì),因此,要了解一個(gè)基因的功能,至少需要三個(gè)以上的基因突變小鼠。而小鼠約有3萬(wàn)個(gè)基因,那么就需要制作10萬(wàn)個(gè)以上的小鼠模型來(lái)解析。在基因組計(jì)劃完成后的10年中,全球約開發(fā)了1萬(wàn)多個(gè)突變小鼠模型,那么要開發(fā)10萬(wàn)小鼠模型,按照現(xiàn)有的技術(shù)和速度,大概需要近100年時(shí)間。因此,世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家以及中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家已達(dá)成共識(shí),合作開展一個(gè)大規(guī)模的“基因突變計(jì)劃”,將以每年開發(fā)數(shù)百個(gè)品系的速度制作新的小鼠模型,以此來(lái)不斷填補(bǔ)這個(gè)缺口。

由于基因功能信息與人類疾病的診斷治療、藥物研發(fā)和藥靶的發(fā)現(xiàn)等密切相關(guān),所以發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛加大了對(duì)人類基因組功能基因研究的投入,致使圍繞人類基因組功能基因有限知識(shí)產(chǎn)權(quán)的爭(zhēng)奪日趨激烈。生物技術(shù)革命像計(jì)算機(jī)技術(shù)革命的到來(lái)一樣,給全球經(jīng)濟(jì)帶來(lái)無(wú)限商機(jī)。美國(guó)工業(yè)分析家蒂姆·皮克曼認(rèn)為人類基因組計(jì)劃將在今后幾年內(nèi)為醫(yī)藥制造商提供5000個(gè)新的醫(yī)療目標(biāo)。而在過去的20世紀(jì)醫(yī)學(xué)研究成果只產(chǎn)生了400類藥物。醫(yī)藥制造商們認(rèn)為人類基因組計(jì)劃的完成提供了一個(gè)極大的商機(jī)。英國(guó)醫(yī)藥制造公司史密斯克萊恩公司的前首席執(zhí)行官簡(jiǎn)·萊斯利認(rèn)為遺傳革命的機(jī)會(huì)之窗只開5年至7年,不能錯(cuò)過。一些英美醫(yī)藥公司和生物技術(shù)巨頭如輝瑞、默克、史密斯克萊恩、格拉克索等早已看準(zhǔn)這個(gè)巨大市場(chǎng),正投入巨資、開發(fā)研究、收購(gòu)技術(shù)訣竅、搶先注冊(cè)專利。有的公司已申請(qǐng)幾百項(xiàng)基因研究專利,并已有少數(shù)基因療法新藥投入臨床試驗(yàn)。

3.2 自然資源和模式生物的開發(fā)利用受到重視

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步,延長(zhǎng)壽命和提高生活質(zhì)量已成為人類共同關(guān)心的問題。而疾病對(duì)人類的健康和生存已構(gòu)成重大威脅,已成為目前全球性最重要的社會(huì)問題之一。盡管生物醫(yī)學(xué)已有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展,但對(duì)于人類5000余種遺傳性疾病的大多數(shù)疾?。ㄈ缣悄虿?、紅斑狼瘡、血友病等),以及一些重大的感染性疾?。ǜ窝?、結(jié)核病、SARS等)、自身免疫性疾?。ò滩?、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、干燥癥等)等的發(fā)病機(jī)制還知之甚少。建立人類重大疾病的動(dòng)物模型,對(duì)分析疾病的發(fā)病機(jī)制,解答特定人群對(duì)某種疾病的易感性,以及新型藥物的創(chuàng)制有重要推動(dòng)作用。

盡管小鼠在現(xiàn)代生命科學(xué)研究和生物醫(yī)藥研究中扮演了一個(gè)極其重要的角色,但還存在著局限性。一是小鼠基因雖然與人類有近90%或以上的同源性。但還有10%左右的基因功能在小鼠上不能分析。二是人的堿基對(duì)約有31億,而小鼠只有23億。因此有近30%的堿基對(duì)組成的DNA序列在人體中的功能不能在小鼠上分析。三是實(shí)驗(yàn)小鼠在長(zhǎng)期的培育過程中大量基因已丟失,需要從野生小鼠或其他動(dòng)物中去開發(fā)這些未知的或新的基因。

由于動(dòng)物保護(hù)運(yùn)動(dòng)的興起,非人靈長(zhǎng)類及犬、貓等動(dòng)物的使用受到限制,逐漸被模式生物、魚類等水生動(dòng)物以及豬、羊等經(jīng)濟(jì)動(dòng)物所代替。開發(fā)模式生物,如線蟲、非洲爪蟾、果蠅、斑馬魚、酵母等研究人類疾病的發(fā)病機(jī)制或進(jìn)行藥物篩選將成為一個(gè)重要的發(fā)展方向。

野生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化也是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類不斷增加的來(lái)源,如小型豬、樹鼩、東方田鼠、布氏田鼠、高原鼠兔等。全球目前共有4140種獸類動(dòng)物,我國(guó)大約有430種,人類從近100種動(dòng)物中已經(jīng)開發(fā)了1萬(wàn)多個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源。因此,如何合理開發(fā)和有效利用這些資源是擺在我們目前的一個(gè)課題。21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì),誰(shuí)擁有動(dòng)物資源,誰(shuí)就誰(shuí)就占領(lǐng)生命科學(xué)研究的高地。

3.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的保存技術(shù)將不斷完善

冷凍保存技術(shù)已被證明是目前保存實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源最有效、最安全、最經(jīng)濟(jì)的手段。生物機(jī)體在低溫下能夠長(zhǎng)期保存主要是因?yàn)榈蜏啬芤种粕矬w的生化活動(dòng)。生物體內(nèi)的一切新陳代謝過程中的化學(xué)變化,雖然大多數(shù)是由酶的催化而表現(xiàn)出各種特殊形式,但仍然都服從于某些共同的物理和化學(xué)規(guī)律。許多酶反應(yīng)速度、心搏速度、呼吸速度、神經(jīng)沖動(dòng)傳播速度、變質(zhì)反應(yīng)速度等試驗(yàn)都證明了溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響。動(dòng)物胚胎和配合子的低溫保存原理就是因?yàn)榈蜏囟档土伺咛セ蚺浜献觾?nèi)的變質(zhì)反應(yīng)速度。并且溫度越低,保存時(shí)間就越長(zhǎng)。

通過半個(gè)多世紀(jì)的努力,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的低溫保存技術(shù)已得到了快速發(fā)展,但對(duì)一些特殊的動(dòng)物品種、品系的低溫保存仍不理想,有的尚未建立相應(yīng)的技術(shù)。在業(yè)已開發(fā)的1萬(wàn)多個(gè)基因工程小鼠中,以C57BL/6(B6)為背景的轉(zhuǎn)基因和基因剔除小鼠約占80%以上。但對(duì)于其精子的冷凍保存一直到2006年后才取得突破性的進(jìn)展。日本科學(xué)家N.Nakagata通過對(duì)其發(fā)明的小鼠精子冷凍保護(hù)劑R18S3進(jìn)行改良,新研制的抗冷凍液FERTIUP(CPA)使B6小鼠的凍融精子的體外受精(IVF)率從10%不到提高到了30%以上。但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他品系小鼠。因此,圍繞著B6小鼠的精子冷凍研究仍將是今后幾年的一個(gè)重點(diǎn)。另外,大鼠精子的冷凍、非人靈長(zhǎng)類、豬等的精子冷凍保存研究國(guó)內(nèi)外都有報(bào)道,但尚未有突破性的進(jìn)展。生殖器官的保存也是將來(lái)研究的一個(gè)趨勢(shì),在實(shí)現(xiàn)小鼠卵巢冷凍和移植的基礎(chǔ)上,如何實(shí)現(xiàn)其他實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的卵巢、睪丸、附睪等冷凍也是擺在全世界科學(xué)家目前的一個(gè)重要課題。

4 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源開發(fā)、保存和共享利用中存在的問題與對(duì)策建議

4.1 存在的問題

(1)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種、品系資源不足、利用率低

我國(guó)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種資源約1000多個(gè)品系,僅占世界資源的1/10不到,常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物主要有10多個(gè)品種近50個(gè)品系,這些動(dòng)物的總使用量約占全部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物用量的85%以上。自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)動(dòng)物品系(包括自發(fā)突變動(dòng)物模型和基因突變動(dòng)物模型)的規(guī)模性研發(fā)工作尚處于起步階段,也缺乏對(duì)動(dòng)物新品種或新品系及疾病模型的評(píng)價(jià)體系,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足科技發(fā)展的需要,尤其是在近年突發(fā)公共衛(wèi)生事件和人類重大疾病的研究方面表現(xiàn)更為突出。引進(jìn)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源,由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、使用限制、研究項(xiàng)目上的排他性,以及保存技術(shù)的不完備等問題,因此,每年大量地重復(fù)引進(jìn)所需的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種或品系。另外,由于缺乏相關(guān)的政策法規(guī)、共享機(jī)制和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面的諸多問題,使以國(guó)家投入為主研發(fā)、保存的有限實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源難以實(shí)現(xiàn)最大程度的全社會(huì)共享。

(2)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新資源開發(fā)缺乏系統(tǒng)性規(guī)劃、無(wú)持續(xù)性投入

我國(guó)幅員遼闊,陸棲脊椎動(dòng)物約有2137種,約占世界種屬的10.1%。雖然我國(guó)野生動(dòng)物資源極為豐富,但是應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)研究中的動(dòng)物種類僅為其中極少一部分,如黑線倉(cāng)鼠、長(zhǎng)爪沙鼠、鼠兔、樹鼩等。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有資源動(dòng)物的可利用性分析,能馴化、培育成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的資源動(dòng)物包括靈長(zhǎng)類(如恒河猴的各亞種);兔類有蒙古野兔、高原野兔、達(dá)烏爾鼠兔、高原鼠兔、中國(guó)本兔、哈白兔等;鼠類有褐色大家鼠、小家鼠、大尾黃鼠、大倉(cāng)鼠、黑線倉(cāng)鼠;鼢鼠有中華、東北及草原鼢鼠;沙鼠有大沙鼠、長(zhǎng)爪沙鼠等;此外還有姬鼠、麝鼠;食蟲目有樹鼩、犰狳、刺猬、穿山甲;鳥類有鵪鶉、鴿等。我國(guó)有些種屬具有很高的開發(fā)價(jià)值。例如,很早就被引入歐美的拉薩狗,為世界所矚目;黑線倉(cāng)鼠和長(zhǎng)爪沙鼠早已被國(guó)內(nèi)外科學(xué)家公認(rèn)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。在資源動(dòng)物的開發(fā)利用上,我國(guó)起步不晚,但進(jìn)展不大。其主要原因是缺乏對(duì)資源動(dòng)物開發(fā)重要性的認(rèn)識(shí),因此在研究經(jīng)費(fèi)上缺少一個(gè)持續(xù)性的支持或因?yàn)槿藛T的變更、資源動(dòng)物的相對(duì)封閉性和獨(dú)占性等原因,致使一些具有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物開發(fā)潛力的資源動(dòng)物等得不到利用。其次,由于大部分的資源動(dòng)物地處邊遠(yuǎn)地區(qū)或山區(qū)的地域性分布特點(diǎn),研究力量相對(duì)薄弱,沒有足夠的經(jīng)費(fèi)支持,使得一些科技自然資源的開發(fā)始終處于萌芽狀態(tài)。第三是由于研究、開發(fā)和利用缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和管理,作為資源保存和共享還有很大的難度。

(3)資源保存缺乏戰(zhàn)略性的發(fā)展規(guī)劃和穩(wěn)定的資助

自1998年以來(lái)十多年,科技部通過項(xiàng)目支持已設(shè)立了嚙齒類、兔類、禽類、犬類、非人靈長(zhǎng)類、遺傳工程小鼠等7個(gè)國(guó)家級(jí)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源中心和一個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物數(shù)據(jù)與信息庫(kù)。為安全保存實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源、推動(dòng)資源的共享利用的奠定了基礎(chǔ)。但由于缺乏資源的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃和無(wú)穩(wěn)定的運(yùn)行經(jīng)費(fèi)支持,以及對(duì)資源中心沒有一個(gè)很好的評(píng)估淘汰機(jī)制,因此,在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的收集、保存等方面發(fā)展極不平衡。同時(shí),因管理體系或部門利益,甚至出于個(gè)人利益,以各種原因和理由為資源入庫(kù)或共享設(shè)置各種障礙。一些自主開發(fā)的或引進(jìn)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源,由于得不到有效的保護(hù)而丟失,如我國(guó)科研人員采用KM小鼠培育的數(shù)個(gè)近交系、突變品系等已基本絕種,一批在“九·五”期間獲得的動(dòng)物模型已所剩無(wú)幾。由于研究工作的階段性和科研管理工作的局限性,也使得在研究工作中建立的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型得不到有效的保存,許多有廣泛應(yīng)用價(jià)值的資源隨著課題研究的結(jié)束而丟失,這種惡性循環(huán)的“怪圈”因體制和管理等方面的問題長(zhǎng)期以來(lái)難以打破。作為戰(zhàn)略資源,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的安全保存應(yīng)是一項(xiàng)社會(huì)公益性的基礎(chǔ)工作,應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源保存與共享所需經(jīng)費(fèi)納入國(guó)家財(cái)政經(jīng)常性支出,代之以臨時(shí)性項(xiàng)目方式維持國(guó)家實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源中心的正常運(yùn)轉(zhuǎn),這與世界各國(guó)對(duì)包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源在內(nèi)的自然科技資源給予國(guó)家經(jīng)常性財(cái)政支出的做法差距較大。

(4)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源共享體系尚未建立

我國(guó)還沒有專門的動(dòng)物種質(zhì)資源共享的立法,只有在其它法規(guī)的條款中有零星的體現(xiàn)。關(guān)于動(dòng)物種質(zhì)資源共享的相關(guān)法律法規(guī)大多數(shù)是以動(dòng)物種質(zhì)資源的保護(hù)、特別是珍貴動(dòng)物資源的保護(hù)為著眼點(diǎn)的,我國(guó)的動(dòng)物種質(zhì)資源更確切地說是瀕危或珍稀動(dòng)物保護(hù)法。此外,我國(guó)大多數(shù)遺傳資源管理規(guī)定是在其它法律、法規(guī)框架下附帶提出的,內(nèi)容很不完善,也不具體,尤其是在遺傳資源的取得、惠益分享和專利制度方面基本是空白,更無(wú)從談起在此基礎(chǔ)上的資源共享。而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的資源共享方式較多,其中大部分以公益型共享為主,但針對(duì)一些珍稀的、獨(dú)特的、有巨大研究?jī)r(jià)值的資源,不免費(fèi)向國(guó)外擴(kuò)散。我國(guó)也逐漸認(rèn)識(shí)到并開始了立法,保護(hù)本國(guó)一些獨(dú)特的遺傳資源的所有權(quán)和共享利益的公平分配。另外,目前我國(guó)的相關(guān)法律尚未給予動(dòng)物新品種、新品系以專利保護(hù)。而在美國(guó),新品種取得專利權(quán)是非常重要的。因?yàn)閷@麢?quán)中有適當(dāng)?shù)臋?quán)利要求,專利品種的持有人可阻止他人以育種的目的取得種質(zhì)而去獲取商業(yè)利益。

在建立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源共享體系的同時(shí),自然科技資源信息共享的法律法規(guī)也迫切需要建設(shè)。國(guó)際組織和發(fā)達(dá)國(guó)家在自然科技資源信息的整合與共享方面起步較早,都已經(jīng)形成了很多共享的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)和服務(wù)平臺(tái)。經(jīng)過十年左右的建設(shè),我國(guó)在自然科技資源數(shù)字化和信息開發(fā)利用方面有了一定的基礎(chǔ),如國(guó)家自然科技資源信息共享平臺(tái)(簡(jiǎn)稱e-平臺(tái))是科技部在2003年立項(xiàng)開始建設(shè),提供植物種質(zhì)資源、動(dòng)物種質(zhì)資源、生物標(biāo)本資源、微生物資源、人類遺傳資源、巖礦化石資源、實(shí)驗(yàn)材料資源、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)資源八大類自然科技資源信息共享服務(wù),以信息共享最終推動(dòng)實(shí)物的共享。就實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源而言,中國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)可為終端用戶提供元數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、數(shù)據(jù)查詢等信息服務(wù)項(xiàng)目。但在資源信息量和資源自身的描述性數(shù)據(jù)(包括:護(hù)照數(shù)據(jù)、生理數(shù)據(jù)、生化數(shù)據(jù)、遺傳數(shù)據(jù)、免疫學(xué)數(shù)據(jù)、解剖數(shù)據(jù)、特性數(shù)據(jù)以及應(yīng)用數(shù)據(jù))方面還有較大的欠缺。因資源信息匱乏而使得科技人員在選擇資源時(shí)不得不給予考慮,使得有限資源實(shí)現(xiàn)共享受到障礙。目前,在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源信息共享上,目前國(guó)內(nèi)外都沒有專門的法律、法規(guī)、公約、條例等。隨著信息化的日益滲透,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源信息逐漸在互聯(lián)網(wǎng)上整合、發(fā)布和共享,由此也會(huì)帶來(lái)諸多的問題,比如信息安全、信息的開放程度和使用權(quán)限、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和版權(quán)問題等。實(shí)物共享已有很多法律法規(guī)、條約、公約等規(guī)范來(lái)約束、指導(dǎo)資源的共享行為,信息共享的成文法規(guī)幾乎是個(gè)空白。在這方面,我國(guó)如何建立引導(dǎo)性政策、約束性的條例,是一個(gè)具有重要意義且值得探討的課題。

4.2 對(duì)策建議

(1)組織專家對(duì)我國(guó)具有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化開發(fā)潛力的資源動(dòng)物進(jìn)行調(diào)研,對(duì)目前正在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的資源動(dòng)物進(jìn)行評(píng)估,在此基礎(chǔ)上制定一個(gè)中長(zhǎng)期的研究規(guī)劃,明確目標(biāo)和任務(wù),重點(diǎn)支持與扶持支持相結(jié)合,對(duì)一些我國(guó)特有的、有較高應(yīng)用價(jià)值的潛在模型資源給予持續(xù)性的研究經(jīng)費(fèi)支持。

(2)針對(duì)國(guó)際實(shí)驗(yàn)動(dòng)物新資源,尤其是大規(guī)?;蚋淖儎?dòng)物的研究熱點(diǎn),集中有限的財(cái)力給予重點(diǎn)支持。同時(shí),積極支持生物醫(yī)藥企業(yè)在醫(yī)藥研究動(dòng)物模型上的開發(fā)和利用。鼓勵(lì)創(chuàng)新性動(dòng)物資源的開發(fā)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。同時(shí)制定相關(guān)的法律或政策,明確國(guó)家、單位、個(gè)人的權(quán)、責(zé)、利,形成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源共享的前提條件和互利機(jī)制。

(3)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種質(zhì)資源建設(shè)應(yīng)以全社會(huì)共享為目標(biāo),要達(dá)到這樣一個(gè)目的,就必須在資源共享原則(包括資源共享行為主體的責(zé)權(quán)利界定原則、資源共享分級(jí)分類原則、資源共享方式分類原則、資源共享保障原則)、資源共享機(jī)制(包括共享行為主體責(zé)權(quán)利界定規(guī)則、分級(jí)分類共享細(xì)則、資源共享保障規(guī)則)、資源共享方式(包括有償共享的定價(jià)規(guī)則和方法、資源信息數(shù)據(jù)和實(shí)物的共享方式)等方面加強(qiáng)研究,建立完善、有效可行、有利于資源共享和兼顧資源建設(shè)的政策保障體系。

(4)資源動(dòng)物的政策和立法應(yīng)該由“重保護(hù)”向“重利用”轉(zhuǎn)變。我國(guó)擁有豐富的動(dòng)物遺傳資源,這是我國(guó)生物多樣性的體現(xiàn)和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),完全禁止獲取不是維護(hù)國(guó)家利益的最佳途徑。把本國(guó)在資源動(dòng)物上的潛在優(yōu)勢(shì),通過對(duì)資源的合理開放和有效利用,可以轉(zhuǎn)化為實(shí)用的、現(xiàn)實(shí)的利益,激勵(lì)自然科技資源轉(zhuǎn)向社會(huì)共享、產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。對(duì)一些目前我國(guó)的技術(shù)水平還不能完全進(jìn)行自主開發(fā)利用的資源動(dòng)物,在明確資源的獲取、權(quán)益歸屬和惠益分享原則的基礎(chǔ)上,可以引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)和資金,合作開發(fā)利用,以實(shí)現(xiàn)資源的價(jià)值和社會(huì)共享的最大化。

(5)在國(guó)家實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源平臺(tái)建設(shè)方面,針對(duì)目前“重建設(shè)、輕運(yùn)行、無(wú)管理”的現(xiàn)狀,建議設(shè)立專項(xiàng)運(yùn)行經(jīng)費(fèi)給與各國(guó)家實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種子中心運(yùn)行上的保障。同時(shí)制定相關(guān)的競(jìng)爭(zhēng)、激勵(lì)、考核、評(píng)估及退出機(jī)制。明確資源平臺(tái)的發(fā)展目標(biāo)和資源的共享利用度。促進(jìn)我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源和數(shù)據(jù)的收集、安全保存和共享利用。

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