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动物模型的构建基础方法

更新时间:2025-12-12点击次数:15
  动物模型是生命科学和医药研发领域研究疾病机制、筛选药物的核心工具,其构建需遵循相似性、可重复性、适用性原则,以下是几种通用且基础的构建方法,便于快速理解和应用。
 
  一、诱发性动物模型构建法
 
  这是常用的基础方法之一,通过人工施加物理、化学、生物等外界因素,诱导动物出现特定疾病或病理状态。
 
  物理诱导法
 
  原理:利用机械损伤、射线照射、温度刺激等物理手段造模。
 
  示例:给大鼠实施大脑中动脉阻塞手术,构建缺血性脑卒中模型;通过紫外线长期照射小鼠皮肤,建立皮肤光老化模型;对兔膝关节施加机械撞击,制作骨关节炎模型。
 
  特点:造模条件可控,模型病理表现直观,但可能伴随多组织损伤,需精准控制刺激强度。
 
  化学诱导法
 
  原理:借助化学试剂的毒性或生理活性,干扰动物正常生理代谢,诱发疾病。
 
  示例:给小鼠腹腔注射链脲佐菌素(STZ),破坏胰岛 β 细胞,构建 1 型糖尿病模型;用二乙基亚硝胺(DEN)长期灌胃大鼠,建立肝癌模型;向大鼠体内注射角叉菜胶,诱导足趾炎症肿胀,制作急性炎症模型。
 
  特点:操作简便、成本较低,模型成模率高,但部分试剂存在毒性,需做好实验人员防护和动物饲养环境管控。
 
  生物诱导法
 
  原理:通过接种病原体(细菌、病毒、寄生虫等)或生物活性因子,让动物感染疾病或出现特定病理反应。
 
  示例:给小鼠滴鼻接种流感病毒,构建流感感染模型;向大鼠体内注射猪链球菌,建立细菌性脑膜炎模型;用幽门螺杆菌灌胃小鼠,制作慢性胃炎模型。
 
  特点:模型与人类自然发病状态相似度高,适合研究感染性疾病机制,但需严格把控生物安全,防止病原体扩散。
 
  二、自发性动物模型构建法
 
  该方法依托动物自身的遗传突变或自然发病特性,筛选并培育具有特定疾病表型的品系。
 
  原理
 
  利用动物种群中自发出现的遗传变异,通过近亲繁殖等育种手段,固定其疾病性状,形成稳定的疾病模型品系。
 
  示例
 
  裸鼠(无胸腺、T 细胞缺陷),是肿瘤移植和免疫缺陷相关研究的经典模型;
 
  db/db 小鼠、ob/ob 小鼠因基因缺陷存在肥胖和胰岛素抵抗,可作为 2 型糖尿病研究模型;
 
  自发性高血压大鼠(SHR),无需人工干预即可出现血压升高,适用于高血压疾病机制和药物研发。
 
  特点
 
  模型疾病发生、发展过程与人类自然病程接近,数据可靠性强,但培育周期长、成本高,且可选择的疾病品系有限。
 
  三、基因修饰动物模型构建法
 
  通过基因工程技术改变动物的基因序列,使其呈现特定疾病表型,是现代生物医药研究的核心模型构建技术。
 
  转基因法
 
  原理:将外源基因导入动物受精卵或胚胎干细胞,使其在体内稳定表达,从而引发特定病理状态。
 
  示例:将人源 APP 突变基因转入小鼠体内,构建阿尔茨海默病模型;导入癌基因培育出肿瘤易感小鼠模型。
 
  基因敲除 / 敲入法
 
  原理:利用 CRISPR/Cas9、ES 细胞打靶等技术,敲除动物体内特定功能基因,或替换为突变基因,造成基因功能缺失或异常。
 
  示例:敲除小鼠 p53 抑癌基因,构建肿瘤易发模型;将人源凝血因子 Ⅷ 基因敲入小鼠,制作血友病 A 研究模型。
 
  特点
 
  模型特异性强,可精准模拟单基因或多基因疾病,适合疾病机制的深度研究,但技术门槛高、实验周期长,且部分模型存在表型外显率差异。
 
  四、移植性动物模型构建法
 
  将人体或其他动物的组织、细胞移植到实验动物体内,使其形成相应的病理组织,多用于肿瘤和器官疾病研究。
 
  肿瘤移植模型
 
  原理:将肿瘤细胞系或患者来源的肿瘤组织(PDX 模型)接种到免疫缺陷动物(如裸鼠、NOD-SCID 小鼠)体内,使其生长成肿瘤。
 
  特点:PDX 模型能大程度保留肿瘤的原始病理特征和异质性,是抗肿瘤药物临床前筛选的重要工具。
 
  五、构建后的基础验证
 
  无论采用哪种方法,模型构建完成后都需进行基础验证,确保模型符合实验需求:
 
  病理指标验证:通过组织切片、生化检测等,确认动物出现目标疾病的典型病理特征;
 
  行为学 / 生理指标验证:针对神经系统、心血管系统等疾病,检测动物的行为、血压、血糖等指标是否符合模型要求;
 
  稳定性验证:观察模型在一定周期内的病理状态是否稳定,确保实验数据的可重复性。