大小鼠模型命名方法與規則簡介

曹 愿，岳秉飛，柳全明，范昌發

(中國食品藥品檢定研究院 實驗動物資源研究所，北京 102629)

遺傳修飾動物是指通過人工誘發突變或者使用現代基因工程手段，如轉基因、基因打靶或者基因組編輯技術等，人為地修飾、改變或者干預生物原有DNA的遺傳組成，并且能穩定遺傳的新品系，包括轉基因動物、基因敲除動物、基因定點突變動物、誘變動物等。遺傳修飾動物用途廣泛，不但能用于整體水平和組織器官水平的研究，還能為深入的細胞和分子水平研究提供工具，是疾病發病機制、藥物篩選及臨床醫學研究的理想實驗體系。

近年來，包括中國在內的全球范圍內，遺傳修飾動物使用范圍不斷擴大，構建遺傳修飾動物的技術手段也在不斷更新，由經典的干細胞打靶(ES cell target)技術，到人工鋅指核酸酶(zinc finger nucleases，ZFN)技術，到類轉錄激活因子效應物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases，TALEN)技術，一直發展到目前廣泛使用的CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)技術等[1]。隨著模型動物種類和數量的不斷積累，國際交流頻繁，模型動物經濟價值凸顯等，逐漸暴露出模型動物的命名混亂、命名缺乏統一規律等問題，給國際間同行交流、知識產權保護帶來困難。在筆者實驗室內部，也曾發生因命名前后不統一，導致模型構建與生產繁殖管理中出錯、以及同一種模型在不同的論文中采用不同的命名問題，增加了與國際間同行交流的難度。

美國杰克遜實驗室(The Jackson laboratory，JAX)是全球著名的小鼠模型資源保存與研究機構，該機構在模型研究工作領域取得的成就對全球實驗動物行業影響深遠，其產生的觀點與方法為業界廣為學習與借鑒[2]。本實驗室在與該機構長期交流過程中，學習和采納了該實驗室對模型動物命名的方法。本文結合自身工作實際，對美國JAX實驗室的模型動物命名體系給予簡要介紹，以期為模型動物命名提供參考方法，促進建立符合國際規范的模型動物命名體系，為同行國際交流，模型知識產權保護奠定基礎。鑒于近遠交系、自發突變或誘導突變、轉基因鼠模型、基因敲除/敲入四個類型是目前使用最為廣泛的模型動物類型，本文也側重介紹此類模型的命名原則。

1 命名體系

美國JAX實驗室作為世界上實驗鼠最多的實驗室之一，其品系目前占世界的3/4，是全球頂尖的實驗小鼠供應機構[2]，并且是目前世界上規模最大，最具有影響力的資源庫，其命名方法是根據小鼠遺傳命名標準化國際委員會(International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice)制定的[3]。其所有的小鼠表示方法中均用“J”所有表示。

1.1 近交系和遠交系

近交系是經連續20代(或以上)的同胞兄妹交配(或親代與子代交配)繁育而成，近交系數應大于99%，品系內所有個體都可追溯到一對共同祖先。如C57BL/6J(簡稱B6，如圖1)，其中，C57BL表示小鼠親本的背景，6J表示亞種。其子代F1表示方法如圖1所示。遠交系是在一定群體內，以非近親交配方式繁育的動物品系，且連續15代不從外部引入新的動物種群。如ICR小鼠和昆明小鼠。圖1近交系中，如果母本為C57BL/6(簡稱B6)，父本為129S1/SvlmJ(簡稱129S)，那么其后代F1命名為B6129SF1/J。同樣的，如果將表1中，C57BL/6-Kdrem1(hKDR)/NIFDC(簡 稱hKDR，母 本)與B6-Rag2em5/NIFDC(簡稱Rag2-/-，父本)交配，那么得到的F1命名為hKDRRag2-/-F1/NIFDC。對于不同代的基因工程小鼠，只需將F1改為對應的代次。

1.2 自發突變或誘導突變

自發突變是由于生物體內的正常代謝產物或自然環境、物理、化學或生物等因素引起的突變，誘導突變是用放射性各種化學誘變劑誘導的基因缺失和突變[3-4]。在命名時，基因全名不用斜體，基因符合常用斜體表示，由2～4個字母和阿拉伯數字表示，首字母大寫，如Es1、B2m、Myc、Tyr等。在等位基因中，隱性基因以小寫字母開頭并用上標表示，顯性、半顯性和共顯性基因的符號以大寫字母開頭，然后是小寫字母，如Mclre表示Mclr基因的黃色隱性突變，MclrE-so表示淺黑色顯性突變[5]。

自發或誘導突變命名方法相同，在品系背景后用連字符將受影響的基因連接起來，而受影響的等位基因用上標表示，如圖2所示。

1.3 轉基因模型

轉基因模型是利用現代分子生物學手段，通過將外源性目的基因整合到動物基因組中，以獲得表達能穩定遺傳該外源基因的動物的一門技術。其命名方法如圖3所示，將受體與供體的遺傳背景分別用縮寫表示，其中，“.”表示同源或初期同源，回交到受體近交系≥5代，Tg表示轉基因(transgene)，括號內表示轉入基因的啟動子及基因，后面是篩選所需的細胞系及實驗室代碼。如果使用轉座子系統制備轉基因小鼠，那么命名時需要在Tg后面加上Tn(transposable element)，括號內包括所使用的轉座子系統縮寫及構建的載體結構，二者用“-”括連接，如B6.Cg-TgTn(sb-lacZ，GFP)IF2Jtak/JtakRbrc，其中，sb表示sleeping beauty[6]。

1.4 基因敲除/敲入模型

基因敲除/敲入是指通過一定的技術手段，將機體特定的基因失活、缺失或插入一定的外源性基因，通過同源重組，使新整合的基因獲得表達的技術。基因敲除/敲入模型命名方法如圖4、5所示，其中，對于靶向修飾方式(上標)，tm(targeted mutation)表示通過ES細胞打靶獲得的品系，em(endonuclease-mediated mutation)表示通過TALENs或CRISPR/Cas9等核酸酶系統介導的基因修飾品系。

圖1 近交系及F1小鼠命名Figure 1 Nomenclature for inbred and F1 hybrid

圖2 自發或誘導突變模型動物的命名Figure 2 Nomenclature for spontaneous or induced mutation models

圖3 轉基因模型命名Figure 3 Nomenclature for transgenic models

圖4 ES細胞打靶的基因/敲入模型命名Figure 4 Nomenclature for ES targeting/knock in models

圖5 核酸酶介導的基因/敲入模型命名Figure 5 Nomenclature for endonucleasemediated/knock in models

1.5 其他類型模型

由于模型動物種類繁多，除了上述列舉類別外，還有其他類型的模型。由于其使用范圍相對較小，本文不再做介紹。

在模型動物命名中，位于最后字母一般代表保存該品系的實驗室，比如上述C57BL/6JNglylem9Lutzy/J小鼠，“J”，表示該品系為美國JAX實驗室保存，而有的品名中，還有一個實驗室代碼，比如“Lutzy”表示該模型由Lutzy實驗室原創，后來轉移或者捐贈給JAX實驗室。美國國立衛生研究院(National Institutes of Health，NIH)資助項目產生的模型資源，要求第三方資源庫保存資源，以便于后續研究者使用或者驗證使用結果，捐贈是美國JAX實驗室獲得小鼠資源的重要渠道，故很多模型命名中含有原創實驗室代碼，體現對原創者知識產權的尊重。下文中舉例本實驗室自主構建的部分模型，本單位即為模型構建單位，又是模型資源保存單位，故命名中僅僅含有“NIFDC”字樣。

2 基因編輯鼠的一般簡寫方式

2.1 基因敲除

基因敲除分別用加減號上標來表示野生型和突變型。KO(Knock out)純合子用Gene-/-表示，如P53-/-；雜合子用Gene+/-表示，如P53+/-；野生型對照用Gene+/-或者WT(wildtype)表示。

2.2 基因敲入

基因敲入的簡寫通常將敲入的原件寫在上標中，如Shh基因E177 A點突變雜合子為ShhE177A/+，如果Shh基因敲入報告基因或Cre重組酶基因，則可以寫成ShhEGFP/+，或直接寫成Shh-EGFP、Shh-Cre。

2.3 轉基因

轉基因一般直接寫出表達的基因結構。如Villin promoter驅動EGFP報告基因的轉基因小鼠可以表示為Vil-EGFP。

2.4 條件性敲除

CKO(Conditional knock out)純合子用Geneflox/flox或Genefl/fl表示，雜合子用Geneflox/+或Genefl/+表示。如果與體內廣泛表達Cre或生殖系表達Cre工具鼠交配后獲得的全身性敲除小鼠，那么可以按照敲除小鼠的規則簡寫。如果與組織特異性Cre小鼠交配，則可以寫為Geneflox/flox；Cre。例如，Tlr5 flox小鼠分別與小腸上皮細胞(IEC)特異性Cre(Vil-Cre)、DC細胞特異性Cre(CD11c-Cre)交配的子代中發生基因敲除的純合子小鼠可以分別表示為Tlr5flox/flox；Vil-Cre和Tlr5flox/flox；CD11c-Cre。或者也可以這樣表示:Tlr5ΔIEC和Tlr5ΔDC。

表1 不同類型模型命名舉例Table 1 Examples of different types of animal models

3 不同類型的模型命名舉例

為了更好的應用命名規則，本文特列舉了部分不同類型模型的動物模型，說明其命名方法，具體如表1。表中所列模型多數為我們自建的模型，希望通過不同類型的動物模型命名實例，使越來越多的科研工作者能夠熟知并了解模型，同時規范了模型的命名，將其更好地應用于科研。

4 總結

在人類疾病的研究中，動物模型在其中一直起著非常重要的作用，不同的模型用于研究某些特定的疾病。在實驗中，除了遵循3R原則以外[13]，還必須結合實驗目的選取合適的動物模型。

此外，模型動物的數量及類型不斷增加，必然會加大模型動物的管理難度。合理規范的命名有利于簡化管理，也有利于國際及國內實驗室之間的交流。本文結合美國JAX的命名方法，以及自身工作經驗，分近交系/遠交系、自發/誘導突變、轉基因鼠、基因敲除/敲入等四個主要類別進行了命名規則的介紹，同時，還以本實驗室自主建立的模型為例，闡明模型動物的命名方法。對于其他更多種類的動物模型，由于與模型構建、使用中的規范化相關，因此在文中沒有詳細列出。在實際研究生產中，需要很多種基礎但又是模型動物科學發展必不可少的工作，比如資源保存規范化，基因型鑒定的規范與標準化等。模型動物模型的命名規范化作為基礎工作之一，也會隨著科技的進步需要不斷更新，在此，我們把自己的經驗總結出來，希望對同行有一定的參考價值，共同促進模型動物學科發展。