重大疾病模型研發(fā)及其專門化品系

1、“十二五”國家科技計劃項目答辯,,實驗用小型豬重大疾病模型研發(fā)及其專門化品系培育,項目申報單位：中國農業(yè)科學院 北京畜牧獸醫(yī)研究所報 告 人 ：李奎,項目參加單位：南方醫(yī)科大學中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)院中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學深圳華大基因研究院中國農業(yè)大學吉林大學,提綱,一、任務需求分析二、項目目標三、研究內容四、技術路線五、技術難點六、考核指標七、創(chuàng)新性

2、八、科研條件,一、任務需求分析,1.小型豬是理想的疾病動物模型嚙齒類動物模型和人類之間存在諸多差異與小鼠等相比，小型豬在形態(tài)學、解剖學、生理學、內分泌學、基因組學等方面與人類具有很高的相似性小型豬作為糖尿病、心血管疾病、鼻咽癌等模型具有明顯的優(yōu)勢世界各國加大了轉基因豬疾病模型的研究力度,一、任務需求分析,2.建立小型豬人類重大疾病模型應用前景廣闊代謝性疾病和癌癥等非傳染性疾病已成為危害人類健康的“頭號殺手”建立動物疾病模型是

3、研究疾病發(fā)生機理、藥物動力學、新藥安全及療效評價等的關鍵缺乏小型豬2型糖尿病、動脈粥樣硬化、小型豬乳腺癌和鼻咽癌模型,一、任務需求分析,3.重大疾病模型表型評價國際上，多個機構已開展了大規(guī)模疾病模型的表型評價，這些機構已制定了小鼠表型評價的標準操作規(guī)程小型豬疾病模型表型評價也已積累了大量的基礎數(shù)據(jù)建立小型豬重大疾病模型表性評價的標準操作規(guī)程、數(shù)據(jù)庫和共享平臺十分必要,一、任務需求分析,4.專門化品系培育具有重大市場需求小型豬重

4、大疾病模型專門化品系：指基于相關疾病自發(fā)性易感個體或轉基因模型動物，經(jīng)遺傳和表型共同選育，繁育三代以上形成的健康狀況良好、生長發(fā)育正常、繁殖能力穩(wěn)定，特定階段發(fā)生或可誘導發(fā)生某種人類疾病典型臨床特征的群體，群體內有效個體數(shù)不少于30頭專門化品系能保證疾病動物模型的標準化和規(guī)范化,一、任務需求分析,4.專門化品系培育具有重大市場需求國際上已形成SinclairTM 、YucatanTM、HanfordTM等小型豬疾病模型品系我國還沒

5、有小型豬疾病模型品系我國擁有獨特而又豐富的小型豬種質資源,五指山小型豬近交系、巴馬小型豬封閉群等均歷經(jīng)二十多年的選育,為重大疾病模型專門化品系培育奠定了重要基礎,二、項目目標,1.以本組2008年開始高脂、高糖和高膽固醇誘導小型豬2型糖尿病和動脈粥樣硬化兩個模型群體為基礎，獲得疾病易感個體，經(jīng)系統(tǒng)選育，培育自發(fā)性模型品系2.通過完善基因修飾技術，建立多基因時空特異性誘導五指山近交系等小型豬2型糖尿病、動脈粥樣硬化、乳腺癌和鼻咽癌疾

6、病發(fā)生的模型，經(jīng)系統(tǒng)選育建立專門化品系3.建立小型豬2型糖尿病、動脈粥樣硬化、乳腺癌和鼻咽癌等模型表型分析標準和技術規(guī)范，以及多層面比較分析數(shù)據(jù)庫；對轉基因疾病模型、自發(fā)性模型及專門化品系進行系統(tǒng)評價,三、研究內容,課題1：轉基因小型豬代謝性疾病模型制備完善多基因時空特異性表達調控方法制備小型豬β細胞功能調控模型：通過對IAPP、GLUT2等基因的誘導表達或敲除制備小型豬胰島素抵抗糖尿病模型：通過脂肪、肌肉等組織特異性敲除胰島素

7、促葡糖利用相關基因制備小型豬2型糖尿病多基因協(xié)同模型制備小型豬動脈粥樣硬化模型,三、研究內容,課題2：轉基因小型豬腫瘤模型制備制備過表達人p53突變體和EB病毒LMP1基因細胞系，并獲得鼻咽癌疾病模型制備組織特異性敲除p53基因小型豬制備同時組織特異性敲除p53基因和組織特異性表達LMP1基因的轉基因小型豬制備多基因共表達的轉基因乳腺癌模型制備同時組織特異性敲除p53和ERCA1基因的基因修飾豬,三、研究內容,課題3：轉基

8、因代謝性疾病和腫瘤模型表性評價開展2型糖尿病模型相應指標的標準化檢測技術體系研究開展動脈粥樣硬化模型血脂指標、血管影像學和病理學的標準化分析技術體系研究開展腫瘤模型腫瘤發(fā)生、轉移指標和腫瘤發(fā)生早期標志分子等的檢測和分析技術研究開展轉基因和自發(fā)模型表型評價研究建立小型豬生理生化學、解剖學等數(shù)據(jù)庫建立疾病模型制備用技術資料庫,三、研究內容,課題4：代謝性疾病和腫瘤等模型專門化品系培育確定影響疾病發(fā)生發(fā)展過程和病理組織學變化的基

9、因對我國主要實驗用小型豬進行大規(guī)模全基因組掃描和表性評價培育具有自主知識產權的五指山小型豬2型糖尿病和動脈粥樣硬化專門化品系2個以上培育具有2型糖尿病、動脈粥樣硬化、乳腺癌、鼻咽癌等專門化品系3個以上,四、技術路線,五、技術難點,1.國際上小型豬自發(fā)性模型專門化品系稀少美國“Low K”和”“High K”品系由于缺乏標記基因選擇及大動物近交發(fā)生衰退，分別只維持了5個世代和4個世代中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所、第三軍醫(yī)大學

10、、中國農業(yè)大學已培育出優(yōu)秀的小型豬近交系和封閉群，并結合大規(guī)模分子標記進行系統(tǒng)選育，在小型豬實驗動物化培育及管理方面均積累了豐富經(jīng)驗,五、技術難點,2.小型豬轉基因疾病模型制備技術難度較大已建立的技術：鋅指核酸酶和轉座子技術大片段基因轉移技術組織特異性Cre-loxp系統(tǒng)多肽2A位點和復合基因轉移技術Tet-on/Tet-off技術國際上轉基因小鼠疾病模型制備已相當成熟,五、技術難點,3.小型豬重大疾病模型評價平臺缺少成熟

11、的經(jīng)驗可借鑒已獲得大量各種組織器官組織學切片在疾病模型及表型評價方面積累了豐富經(jīng)驗，并建立了相關領域的疾病檢測和評價平臺通過收集、整理相關資料，集成標準化規(guī)范化的重大疾病模型評價平臺,六、考核指標,1.獲得誘導模型重要候選功能基因篩選標記10-15個；獲得2型糖尿病和動脈粥樣硬化疾病易感個體；建立自發(fā)性2型糖尿病和動脈粥樣硬化專門化品系2個以上2.建立小型豬β細胞凋亡和胰島素分泌紊亂2型糖尿病模型5-8個；胰島素抵抗引發(fā)2型糖尿

12、病模型8-10個；豬β細胞功能調控和胰島素抵抗多基因協(xié)同2型糖尿病模型6-8個,六、考核指標,3.建立小型豬基因敲除或RNA干擾動脈粥樣硬化模型5-8個4.建立小型豬乳腺癌模型3-5個；建立小型豬鼻咽癌模型3-5個5.建立轉基因小型豬疾病模型專門化品系3個以上,六、考核指標,6.建立小型豬代謝性疾病和腫瘤等模型評價指標的檢測技術標準和規(guī)范7.建立疾病模型相關基因信息及生理生化等數(shù)據(jù)庫；完成30個以上小型豬轉基因模型及5個以上轉基因

13、和自發(fā)模型專門化品系的表型評價8.獲得原創(chuàng)性成果2項以上，建立相關技術規(guī)范和標準草案5項以上,六、考核指標,9.建立小型豬疾病模型研發(fā)與評價平臺2個；申請或獲得專利30項以上10.發(fā)表科研論文60篇以上，其中IF>5.0的10篇以上11.建立一支小型豬疾病模型研究和專門化品系培育的技術隊伍,七、創(chuàng)新性,1.在國際率先規(guī)?；闹苽湟慌逯干叫⌒拓i多基因調控模型2.首次建立穩(wěn)定的2型糖尿病和動脈粥樣硬化自發(fā)性模型及其專門化品系

14、3.在國際上首次制備三陰性乳腺癌模型4.在國際上率先建立相關疾病特征數(shù)據(jù)庫及小型豬疾病模型評價技術平臺,八、科研條件,中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所中國實驗用小型豬種質資源中心科技部規(guī)劃實驗動物領域八大種質資源中心之一擁有剖腹凈化、仔豬隔離器飼養(yǎng)、遺傳質量控制室、環(huán)境質量監(jiān)控室、生物學特性研究和實驗用小型豬信息管理系統(tǒng)等功能設施具有年生產SPF豬200頭，清潔豬300頭和普通級實驗用豬1500頭的能力,中心概貌,SPF 豬

15、舍,污水處理池,值班室,仔豬飼養(yǎng)間,空調機組,發(fā)電機,,,,,SPF區(qū)豬舍,清潔區(qū),八、科研條件,提出的實驗動物國家標準,八、科研條件,體重變化,平均值T檢測,個體進展程度,八、科研條件,腹脂,內臟脂肪,試驗組眼肌,對照組眼肌,試驗組胰腺脂肪,實驗組背膘,試驗組四頭肌,試驗組心臟,八、科研條件,中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所目前正在進行五指山近交系等小型豬2型糖尿病及動脈粥樣硬化易感個體篩選、轉基因制備疾病模型等研究建立了糖尿病血

16、液生理生化檢測、糖耐量分析、胰島素抗性評價、細胞因子評價等表型和評價體系建立了動脈粥樣硬化動物模型，制訂小型豬動脈粥樣硬化的血液學、血管照影等評價技術通過顯微注射制備了轉GH12豬、生長激素基因豬誘導載體(Tet-on)豬及條件表達TRE-GH豬,南方醫(yī)科大學腫瘤研究所 所長姚開泰教授，博士生導師，中國科學院院士 重大疾病的轉錄組與蛋白質組學教育部重點實驗室 構建了可視化的鼻咽癌轉移治療動物模型，開展了基于基因芯片

17、、miRNA芯片、甲基化芯片、蛋白細胞增殖型等研究，均為新型鼻咽癌轉基因動物模型的建立及后續(xù)表型分析打下堅實的基礎。 基礎設施，相關研究工作進展，成果（待補充）,八、科研條件,八、科研條件,中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)院 設有國內領先的中心實驗室、臨床藥理中心、實驗動物和衛(wèi)生部內分泌重點實驗室 設有糖尿病、肥胖癥等8個研究中心或課題組 擁有抗體制備及激素檢測平臺和內分泌與代謝疾病基因檢測平臺 基礎設施，相關研究工作進展