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研究最多的人类基因分析(Nature观点)
热度 1 sibscas 2017-11-23 02:46
iNature :最流行的人类基因分析,发现TP53,TNF,EGFR等是明星基因,研究非常的多。另外,对于明星基因,随着时间的变化而适当的变化。 Peter Kerpedjiev需要一个遗传学速成课程。一位在生物信息学方面有过培训的软件工程师,他正在攻读博士学位,并认为这将有助于了解生物学的一些基础知识。 “如果我想和某人进行一次明智的对话,我需要了解哪些基因?”他想知道。 Kerpedjiev直奔数据。多年来,美国国家医学图书馆(NLM)一直在其流行的PubMed数据库中系统地标记几乎所有的文章,其中包含关于基因的一些信息。 Kerpedjiev提取了所有标记为描述基因或其编码蛋白质的结构,功能或位置的论文。 通过记录排序,他编辑了一个有史以来研究最多的基因列表 - 一种人类基因组的“最流行的基因”,以及其他几个基因组。 标题名单,他发现,是一个叫TP53的基因。三年前,Kerpedjiev首先做了他的分析,研究人员在约6600份论文中仔细研究了它产生的基因或蛋白质p53。现在,这个数字已经达到了8,500个左右。平均每天发表两篇论文,描述TP53基础生物学的新细节。 它的受欢迎程度不应该成为大多数生物学家的消息。该基因是一种肿瘤抑制因子,被广泛称为“基因组的守护者”。它在大约一半的人类癌症中突变。马里兰州巴尔的摩市约翰霍普金斯大学医学院的癌症遗传学家Bert Vogelstein说:“这就解释了它的持久力。他说,在癌症中,“没有更重要的基因”。 但是一些图表所述基因的知名度还不是很高,包括一些在过去的基因研究中突显出来的基因,但随着技术的进步,这些基因只会慢慢落伍。 Kerpedjiev现在是马萨诸塞州波士顿哈佛医学院(Harvard Medical School)研究基因组数据可视化的博士后,他说:“这个列表令人惊讶。 “有些基因是可以预测的。其他基因则完全出乎意料。“ 为了了解更多信息,Nature与Kerpedjiev一起分析了有史以来研究最多的基因(参见“前十名”)。这个图表提供的不仅仅是一个对话的开始:它揭示了生物医学研究的重要趋势,揭示了对特定疾病或公共健康问题的关注如何将研究重点转移到潜在基因。这也表明,只有几个基因,其中许多跨学科和疾病领域,主导研究。 最流行的10个基因 在人类基因组中大约20,000个蛋白质编码基因中,只有100个占据了NLM标记的四分之一以上的论文。对于其他基因,在任何一年里,成千上万的人都不会去研究它们。 英国剑桥大学(University of Cambridge)的科学史家海伦·安妮·库里(Helen Anne Curry)表示:“这揭示了我们不了解多少,因为我们不去研究它。 赶时髦还是继续老掉牙的研究 2002年,在人类基因组第一次起草之后,NLM开始系统性地将“基因参考功能”(GeneRIF)添加到论文中【1】。它把这个注释延伸到了20世纪60年代,有时使用其他数据库来帮助填写细节。这不是一个完美的策划记录。 “一般来说,数据集有点吵,”马里兰州贝塞斯达NLM的科学家Terence Murphy说。他警告说,在2002年以前发表的论文可能存在一些取样偏差。这意味着一些基因被过度代表,一些基因可能错过了。墨菲说:“但这并不糟糕。 “当你聚合多个基因,这可能会减少这些偏见。” 有一点需要注意的是,PubMed记录揭示了几个不同的历史时期,其中基因相关的论文倾向于关注特定的热门话题(参见“多年来的时尚基因”)。例如,在20世纪80年代中期之前,许多以血红蛋白为基础的基因研究,血红蛋白是在红细胞中发现的携氧分子。 1985年以前,人类遗传学研究中有超过10%的研究是关于血红蛋白的。 当时,研究人员还在继续研究Linus Pauling和Vernon Ingram的早期工作,他们开创了以分子水平研究疾病的生物化学家,并在20世纪40年代和50年代发现了血红蛋白异常导致镰状细胞病的发现。分子生物学家马克斯·佩鲁茨(Max Perutz)在1962年的诺贝尔化学奖获得了他的血红蛋白结构三维图谱的份额,他继续探讨几十年后蛋白质的形状与其功能的关系。 根据美国马里兰州贝塞斯达的美国国家卫生研究院的医学家和高级历史顾问Alan Schechter的说法,血红蛋白基因 - 当时比任何其他基因 - 都提供了“理解和可能治疗分子疾病的入口”。 一位镰状细胞研究人员Schechter自己说,在20世纪70年代和80年代早期的重大遗传学会议和血液疾病会议上,这样的基因是谈话的焦点。但随着研究人员获得测序和操作DNA的新技术,他们开始转向其他基因和疾病,其中包括当时以神秘感染为主的男同性恋。 甚至在1983年发现艾滋病是艾滋病的原因之前,临床免疫学家,例如大卫·克拉茨曼(David Klatzmann)就已经注意到这种疾病患者中有一种特殊的模式。现在在巴黎皮埃尔和玛丽居里大学的克拉茨曼回忆说:“我对这些人没有T4细胞感到震惊。他在细胞培养实验中表明,HIV似乎选择性地感染和破坏这些细胞,这是免疫系统T细胞的一个子集。问题是:病毒如何进入细胞? Klatzmann推断,免疫学家用来定义这组细胞的表面蛋白(后来称为CD4)也可以作为HIV进入细胞的受体。他是正确的,正如他在1984年12月发表的一篇研究报告中,以及来自伦敦癌症研究所分子病毒学家罗宾·韦斯(Robin Weiss)和他的同事的类似论文一样【2-4】。 在三年内,CD4是生物医学文献中的最高基因。它从1987年到1996年一直保持这样的状态,这个时期占了NLM所有标签的1-2%。 这种关注的部分原因是努力解决正在出现的艾滋病危机。例如,在20世纪80年代后期,有几家公司涉足工程治疗形式的CD4蛋白,在感染健康细胞之前可以清除HIV颗粒。但是,马里兰州弗雷德里克美国国家癌症研究所艾滋病和癌症病毒项目主任杰弗里·利夫森(Jeffrey Lifson)说,小型人体试验的结果证明“不足”。 CD4流行的更大一部分与基础免疫学有关。 1986年,研究人员意识到表达CD4的T细胞可以细分为两种不同的人群,一种消除细胞感染细菌和病毒,另一种防止寄生虫,如蠕虫,不会侵入细胞而引起疾病。纽约大学医学院的免疫学家丹•利特曼(Dan Littman)说:“这是一个相当令人激动的时刻,因为我们真的很少了解这一点。就在一年前,他帮助克隆了编码CD4的DNA并将其插入到细菌中【5】,从而可以将大量的蛋白质用于研究。 十年之后,Littman还共同领导了三个小组中的一个,以显示进入细胞的艾滋病病毒使用另一种受体与CD4:一种被确定为CCR5的蛋白质。这些以及第二个被称为CXCR4的共同受体,一直是密集的全球HIV研究的焦点,迄今为止还没有实现的目标是阻断病毒进入细胞。 时代旋律的改变 到九十年代初,TP53已经上升。但是在爬到人类基因阶梯的顶端之前,有一些名为GRB2的鲜为人知的基因已经有几年了。 当时,研究人员开始确定与细胞通讯有关的特定蛋白质相互作用。由于细胞生物学家Tony Pawson的开创性工作,科学家们知道一些小的细胞内蛋白质含有一个称为SH2的模块,它可以与细胞表面的活化蛋白质结合,并将信号传递给细胞核。 1992年,位于康涅狄格州纽黑文的耶鲁大学医学院的生物化学家约瑟夫·施莱辛格(Joseph Schlessinger)【6,7】指出,由GRB2 - 生长因子受体结合蛋白2编码的蛋白质就是这个中继点。它包含一个SH2模块以及两个激活参与细胞生长和存活的蛋白质的结构域。 “这是一个分子媒介,”施莱辛格说。 其他研究人员很快就填补了空白,开启了信号转导的研究领域。尽管许多其他细胞信号传导构件很快被发掘出来,最终导致癌症,自身免疫性疾病,糖尿病和心脏病的治疗,但是GRB2仍处于前沿,并且在20世纪90年代后期成为三年来的首选基因。 这部分是因为GRB2“是信号传导级联的两个部分之间的第一个物理连接”,加州圣地亚哥州立大学的生物化学家Peter van der Geer说。此外,“它涉及细胞调控的许多不同方面”。 在研究最多的清单中,GRB2是一个异常值。这不是疾病的直接原因;也不是药物靶点,这也许可以解释为什么它在阳光下的瞬间是短暂的。泰晤士报卡罗林斯卡研究所(Karolinska Institute)长期TP53研究员,皮埃尔和玛丽居里大学(Pierre and Marie Curie University)的Thierry Soussi说:“你们有一些冉冉升起的新星因为没有临床价值而快速倒下。具有持久力的基因通常表现出某种吸引资助机构支持的治疗潜力。 “总是这样,”Soussi说。 “基因的重要性与其临床价值有关”。 它也可以与基因的某些性质相联系,如表达的水平,种群之间的变化程度以及结构的特征。根据伊利诺斯州Evanston西北大学的系统生物学家Thomas Stoeger的分析,本月在德国海德堡举行的一个研讨会上报告说,他可以预测哪些基因最受关注,只需将这些属性插入算法。 斯托格认为,这些联系的原因很大程度上归结于他所谓的可发现性。流行的基因碰巧在生物学的热门领域,可以用当时可用的工具进行探测。 Stoeger说:“研究一些事情比其他事情要容易得多,这是一个问题,因为大量的基因没有被描述,也没有被深入研究,在理解人类健康和疾病方面留下了很大的空白。 库里还指出政治家,制药商和病人提倡者所形成的“交织在一起的技术,社会和经济因素”。 正确的时间,正确的地点,做正确的事情 Stoeger还追踪了流行基因的一般特征如何随时间而改变。他发现,例如,在20世纪80年代,研究人员主要关注蛋白质产物在细胞外被发现的基因。这可能是因为这些蛋白质最容易分离和研究。最近才注意到在细胞内发现产物的基因。 Stoeger说,这种转变是在人类基因组出版的过程中发生的。这一进展将会打开更大比例的基因进行调查。 然而,许多探索最多的基因并不适合这些较大的趋势。例如,p53蛋白在核内有活性。然而,TP53在2000年左右成为研究最多的基因。它与许多主宰生物学研究的基因一样,在最初的发现之后并没有得到正确的理解,这也许可以解释为什么在1979年后,基因上升到文学的头把交椅。 起初,癌症研究界把它误认为癌基因 - 当它突变时,它驱动了癌症的发展。直到1989年,Vogelstein实验室的研究生Suzanne Baker才发现,它实际上是一种抑癌剂。只有这样,基因的功能研究才真正开始蒸蒸日上。贝克(现在是孟菲斯圣裘德儿童研究医院的脑肿瘤研究员)说:“你可以从出版物的高峰看到,那时基本上有很多人真的很感兴趣。 人类癌症的研究也使得肿瘤坏死因子夺得亚军,成为有史以来最受关注的人类基因,在NLM数据中有超过5,300次被引用(参见“Top基因”)。它编码一种蛋白质 - 肿瘤坏死因子 - 因其能杀死癌细胞而于1975年命名。但是抗癌作用并不是TNF的主要功能。当在人体中测试时,TNF蛋白的治疗形式是高度毒性的。 该基因原来是炎症的介质;其对肿瘤的作用是次要的。一旦在20世纪80年代中期变得清晰,注意力迅速转移到测试阻断其作用的抗体上。现在,抗肿瘤坏死因子疗法是治疗类风湿性关节炎等炎症性疾病的主要药物,全球年销售额达数百亿美元。 纽约曼哈塞特医院研究所(Feinstein Institute for Medical Research)的神经外科医生和免疫学家凯文·特雷西(Kevin Tracey)说:“这是一个例子,其中的基因和基因产物的知识已经相对迅速地改变了世界的健康状况。 APOE基因,暂时中断了TP53的优势地位。在二十世纪七十年代中期,作为参与清除血液中胆固醇的一种转运蛋白,APOE蛋白首先被认为是一种预防心脏疾病的降脂治疗方法【9】。 最终,在20世纪80年代后期制定他汀类药物注定了这一战略的制药史传奇。但是,神经科学家艾伦·罗西斯(Allen Roses)和他的同事们发现APOE蛋白与阿尔茨海默病患者的粘性脑斑块结合在一起。他们在1993年发现10种基因APOE4的一种特殊形式与疾病的风险大大增加有关。 这引起了对基因更广泛的兴趣。尽管如此,花费大量时间才能提高研究最多的图表。北卡罗来纳州教堂山的Zinfandel Pharmaceuticals的神经遗传学家,首席执行官安·桑德斯(Ann Saunders)回忆说:“招待会非常棒。淀粉样蛋白假说认为当时在阿尔茨海默氏症研究领域中,所谓的淀粉样蛋白-β的蛋白质片段的建立是造成这种疾病的原因。而且很少有研究人员似乎对找出胆固醇转运蛋白与疾病有什么关系感兴趣。但是,Mahley说,APOE4与阿尔茨海默病风险之间的遗传关系证明是“无可辩驳的”,2001年,APOE略微超过了TP53。它至今仍然是前五名,至少对于人类来说(见“超越人类”)。 像其他流行的基因一样,APOE也被很好地研究,因为它是当今最大的未解决的健康问题之一的核心。但是这也是重要的,因为抗淀粉样蛋白疗法在临床试验中大部分已经被发现。 Mahley说:“我讨厌这样说,但是帮助我的是失败的试验。”他今年为E-Scape Bio公司募集了6300万美元,用于开发靶向APOE4蛋白的药物。他说,这些失败迫使行业和资助机构重新考虑治疗老年痴呆症的治疗策略。 还有一个问题是:生物学,社会压力,商业机会和医疗需求等方面都需要一定程度的融合,才能比任何其他基因研究得更多。但是,一旦它进入高层,英国利兹大学(University of Leeds)的科学史学家格雷戈里·拉迪克(Gregory Radick)说:“有一些基因出现安全下注,然后一直持续到条件改变”。 现在的问题是条件如何改变。什么新的发现可能会将一个新的基因发送到图表上 - 并将今天的顶级基因从基座上剔除? 人类之外最流行的基因 美国国家医学图书馆跟踪了数十种物种的基因,包括小鼠,苍蝇和其他重要的模式生物,以及病毒。 从所有物种的基因来看,在过去的50年中,100个研究最多的基因中有超过三分之二是人类(参见“基因动物学”)。 但是,非人类基因确实在名单上显得相当高。 通常,这些与人类健康有明确的联系,如TP53的小鼠版本,或env,编码参与获得进入细胞的包膜蛋白的病毒基因。 其他基因成为更广泛的研究的基础。来自果蝇黑腹果蝇的一个基因一直是约3600篇论文的焦点,可以追溯到1910年在纽约哥伦比亚大学(Columbia University)工作的生物学家托马斯·亨特·摩根在1910年通过手持透镜窥视,并看到一只雄性苍蝇,白色的眼睛而不是红色的。由于它的产品导致苍蝇容易观察到的变化,白色基因可以作为科学家寻找映射和操纵苍蝇基因组的标志。它涉及到许多基本的发现【12】,例如由于匹配的染色体之间不相等的交换而导致大量的DNA可以被复制的证明。 所有时间最流行的非人类基因实际上是小鼠基因组中的正常功能仍然知之甚少的斑点。 Rosa26来自1991年发表的一项实验【13】,细胞生物学家Philippe Soriano和Glenn Friedrich利用病毒将工程基因随机插入到小鼠胚胎干细胞中。在一个名为ROSA26的细胞系中,工程改造的基因似乎在任何时候都是活跃的,几乎在每一种细胞类型中都是活跃的。这一发现成为创造和操纵转基因小鼠工具的基石。现在正在纽约市西奈山伊坎医学院工作的索里亚诺回忆说:“人们开始疯狂地使用它。到目前为止,被称为Rosa26的基因座已经参与了约6500个功能研究,仅次于TP53。 文章链接: https://www.nature.com/articles/d41586-017-07291-9 注:图片全部引自Nature,另外, 主要翻译及整理Nature文章,同时适当的加入了自己的观点。 参考文献 1. Mitchell, J. A. et al. AMIA Annu. Symp. Proc. 2003, 460–464 (2003). 2. Klatzmann, D. et al. Science 225, 59–63 (1984). 3. Klatzmann, D. et al. Nature 312, 767–768 (1984). 4. Dalgleish, A. G. et al. Nature 312, 763–767 (1984). 5. Maddon, P. J. et al. Cell 42, 93–104 (1985). 6. Deng, H. et al. Nature 381, 661–666 (1996). 7. Lowenstein, E. J. et al. Cell 70, 431–442 (1992). 8. Baker, S. J. et al. Science 244, 217–221 (1989). 9. Mahley, R. W. et al. J. Clin. Invest. 83, 2125–2130 (1989). 10. Strittmatter, W. J. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 90, 1977–1981 (1993). 11. Morgan, T. H. Science 32, 120–122 (1910). 12. Green, M. M. Genetics 184, 3–7 (2010). 13. Friedrich, G. Soriano, P. Genes Dev. 5, 1513–1523 (1991). 温馨提示 : iNature微信公众号是介绍一流的,最前沿的科研成果,提供专业的完整的同行解析;另外也会介绍全世界知名的实验室及业界大师;同时为公众提供一个了解生命科学及科研过程的平台。
个人分类: 领域分析|7369 次阅读|1 个评论
五星级动物房,5元/笼/天,帮你代养大小鼠
热度 1 yueleishen 2016-6-20 11:33
很多药物研发企业和科研机构缺少洁净的SPF级动物房,或是没有专业的团队来照管自己的实验动物。百奥赛图公司在江苏海门(毗邻上海)建立了一个SPF级动物中心,集大小鼠净化、保种、繁殖供应、动物代养(IVC)、以及动物实验服务平台为一体。帮助客户最大程度地降低投入,并获得可重复,可靠的动物实验结果。 地理位置优势 百奥赛图海门动物中心位于海门市临江新区生物医药科技创业园,与上海崇明岛隔江相望,150公里范围内可覆盖上海、苏州、无锡等20多个现代城市,其独特的地理位置融入了上海一小时经济圈。 高规格服务品质 百奥赛图海门动物中心8500平米屏障级动物房中,隔离器饲养空间2800平米,具有隔离器近200台,可养殖实验动物20000笼;IVC饲养面积达3000多平米,具有20000笼实验动物的饲养能力,洁净级实验操作区1000多平,满足各种动物实验操作。以此高规格的动物中心为依托,百奥赛图推出实验动物饲代养、动物房租赁等多种服务。 屏障级饲养环境、严格的动物质量管理体系、具有多年饲养交配经验的实验动物技术人员及职业兽医,保证您的实验动物获得高福利、高标准的饲养,确保按时为您提供足量实验动物。 百奥赛图动物中心配备实验动物专用型灭菌器、隧道式连续清洗机、大型多功能清洗机、实验动物消毒传递柜等设备设施,以保障动物房的高效运行。 规模化供应模式 实验动物的规模化供应+实验动物持续规模化代养; 资源共享模式 百奥赛图空间设施+百奥赛图实验动物资源+百奥赛图向您的实验人员提供便利的食、宿配套服务; 一条龙服务模式 百奥赛图实验动物资源+百奥赛图实验平台+百奥赛图实验研究人员; 百奥赛图执行您的实验方案,为您提供详细、准确的实验数据; 日常维护事项及标准 维护事项 维护标准 饲料 辐照或高压灭菌饲料 饮用水 RO软化水,每周换水2次。 垫料 高压灭菌的刨花或者玉米芯,每1~2周更换一次。 笼盒 每1~2周更换一次。 服务流程 电话: 010-56315318 邮箱: info@bbctg.com.cn 请关注我们网站: http://www.bbctg.com.cn/
个人分类: 个人随笔|7358 次阅读|1 个评论
“盲从”还是“理性”——火灾时小鼠如何逃生?
sciencepress 2015-6-8 14:29
在危机情境下,人群会因为恐惧而“慌不择路”,这被称为“从众”。大量观察和研究表明,从众是危机逃生中十分普遍的现象,例如蚂蚁在普通情境下会比较平均地使用 2 个出口,但在紧急情境下 2 个出口的使用发生明显不对称。 近年来,从众造成的踩踏事件常有发生。 2014 年末,上海外滩的踩踏事故夺走了 36 条年轻的生命。了解从众行为发生的原因和机制,有利于减少从众行为造成的损失。 关于从众产生的原因以往存在普遍的争议:有研究者将从众解释为理性学习的结果,有人则认为从众是群体压力下的一种本能行为,还有人提出从众是一种具有生态理性效应的启发式策略。 最近清华大学李虹教授团队发表在《科学通报》上的一项研究,从生态理性视角探讨并比较了小鼠在真实和模拟火灾情境下的从众行为。 小鼠是一种在应激反应上与人类有着很高相似性的模式生物,利用它们进行研究,比基于理论模型的研究和日常情境下的决策更具有生态效应。 在这项研究中,研究者先对小鼠进行学习训练,使其获得关于迷宫路线和逃生出口的经验和记忆;随后对小鼠进行遗忘处理,使其经验和记忆转化成潜意识模糊的痕迹。接下来通过 3 项实验对这些小鼠在火灾中的从众行为进行了研究。结果发现: ➜ 当小鼠缺乏明确逃生信息、而鼠群传递的信息明确时,小鼠倾向于采纳群体信息,选择从众; ➜ 当小鼠掌握和鼠群传递的逃生信息都明确时,小鼠按照自己所掌握的信息选择逃生路线,不从众; ➜ 当小鼠所掌握的逃生信息被遗忘,鼠群传递的信息也变模糊时,小鼠在真实火灾情境下不从众,在模拟火灾情境下从众。 这些实验结果表明: 1. 危机情境下的从众并非一种不可避免的本能行为,通过学习和训练可以避免其发生。在存有逃生路线和出口相关信息记忆痕迹的前提下,真实火灾情境会优先激活与直接逃生信息相关的记忆,而从众启发式不具有优先激活性。说明科学合理地进行演习和引导,可以避免危机情境中踩踏事件的发生。 2. 从众行为是一种具有生态理性的启发式策略,符合简约和满意原则,而非只是“盲从”,在个体完全没有逃生信息的前提下,可以帮助个体做出更好的逃生决策。 该研究项目的主要完成人高阳表示:“这一研究成果让我们重新审视从众,这种行为并非只是一种愚昧的盲从,也并非是必然会发生的本能行为,只要给予科学合理的引导,从众可以帮助个体更好地做出逃生决策。” 该研究发表于 《科学通报》2015年第15期 ↙ ,网站可免费读全文。 高阳, 李虹. 真实和模拟火灾情境下小鼠的从众行为:一种启发式策略 . 科学通报, 2015, 60(15): 1370-1383. 《中国科学》杂志社微信公众号 关注请加: scichina1950 中国科学杂志社 或扫描识别二维码:
个人分类: 《中国科学》论文|4227 次阅读|0 个评论
学术争论(1)小鼠炎症模型可不可用?
热度 2 qpzeng 2014-8-9 16:28
小鼠是研究人类疾病的重要模式动物之一,其基因组与人类基因组的相似性达到90%以上。一般认为,人类与小鼠在疾病发生的机理上基本相似,而两者在炎症响应基因表达谱方面也可以部分对应。 可是,在2013年初,美加两国多位科学家以“炎症和宿主损伤响应大型合作研究计划”( the Inflammation and Host Response to Injury, Large Scale Collaborative Research Program )的名义,在《美国国家科学院院报》(PNAS)上发表论文称,小鼠模型在基因组响应上极少模拟人类炎性疾病 。 该文指出,尽管源自不同病因的急性炎症在人体中所导致的基因组响应十分相似,但小鼠模型中的基因组响应却与人体中的基因组响应很不相同。当人体中基因表达出现明显变化时,小鼠中的相应基因却呈随机性改变,相关系数仅为0-0.1,即完全不相关。因此,作者建议在人类炎性疾病的转化医学研究中应该更看重人体实验结果,而不是依据小鼠实验。 Genomic responses in mouse models poorly mimic human inflammatory diseases Abstract A cornerstone of modern biomedical research is the use of mouse models to explore basic pathophysiological mechanisms, evaluate new therapeutic approaches, and make go or no-go decisions to carry new drug candidates forward into clinical trials. Systematic studies evaluating how well murine models mimic human inflammatory diseases are nonexistent. Here, we show that, although acute inflammatory stresses from different etiologies result in highly similar genomic responses in humans, the responses in corresponding mouse models correlate poorly with the human conditions and also, one another. Among genes changed significantly in humans, the murine orthologs are close to random in matching their human counterparts (e.g., R 2 between 0.0 and 0.1). In addition to improvements in the current animal model systems, our study supports higher priority for translational medical research to focus on the more complex human conditions rather than relying on mouse models to study human inflammatory diseases. 当这篇文章发表后,在科学界尤其是生物医学界引起巨大反响。《纽约时报》甚至一反常态地发表了足以耸人听闻的看法:“在错误的导向之下,宝贵的时间与无数的资金就这样被白白地浪费掉了”。更有甚者,学者们在使用小鼠疾病模型时提心吊胆,学生们则不知道没了小鼠他们如何完成毕业论文。相反,争取动物权益人士从此掌握了一个极具说服力的话柄。 然而,在本周刚刚出版的PNAS上,两位日本科学家发表最新论文,有力地反驳了美加科学家的观点,其论文题目更是针锋相对:小鼠模型在基因组响应上极大模拟人类炎性疾病 。仅仅一字之差(poorly vs greatly),小鼠作为模式动物的命运几乎阴阳两隔,而造成这种“冰火两重天”的原因竟然仅仅是统计学方法的不同! 日本学者完全使用美加学者的转录组数据,但只是计算表达水平有显著差异的基因,结果求出人体数据与小鼠模型数据之间的相关系数在0.43-0.68之间,变化幅度为77%-93%,而且许多代谢途径的调节模式基本相同。因此,作者得出了完全相反的结论:小鼠可以用作人类炎性疾病模型动物! Genomic responses in mouse models greatly mimic human inflammatory diseases Significance The role of mouse models in biomedical research was recently challenged by a report that genomic responses in mouse models poorly mimic human inflammatory diseases. Here we reevaluated the same gene expression datasets used in the previous study by focusing on genes whose expression levels were significantly changed in both humans and mice. Contrary to the previous findings, the gene expression patterns in the mouse models showed extraordinarily significant correlations with those of the human conditions. Moreover, many pathways were commonly regulated by multiple conditions in humans and mice. These findings demonstrate that gene expression patterns in mouse models closely recapitulate those in human inflammatory conditions and strongly argue for the utility of mice as animal models of human disorders. Abstract The use of mice as animal models has long been considered essential in modern biomedical research, but the role of mouse models in research was challenged by a recent report that genomic responses in mouse models poorly mimic human inflammatory diseases. Here we reevaluated the same gene expression datasets used in the previous study by focusing on genes whose expression levels were significantly changed in both humans and mice. Contrary to the previous findings, the gene expression levels in the mouse models showed extraordinarily significant correlations with those of the human conditions (Spearman’s rank correlation coefficient: 0.43–0.68; genes changed in the same direction: 77–93%; P = 6.5 × 10 −11 to 1.2 × 10 −35 ). Moreover, meta-analysis of those datasets revealed a number of pathways/biogroups commonly regulated by multiple conditions in humans and mice. These findings demonstrate that gene expression patterns in mouse models closely recapitulate those in human inflammatory conditions and strongly argue for the utility of mice as animal models of human disorders. 实际上,在这篇反驳文章发表之前,美国本土就有科学家对“小鼠不适合作为人类炎性疾病模型”的说法提出质疑,其要点集中在单一品系小鼠与遗传多样性人体之间进行比较的合理性上。同时,也指出了其方法学上的不足: 首先,采样时间不同。人体白细胞是在损伤后一年收集,而小鼠白细胞则在损伤后一周收集。未能使用平行信息,说基因组响应不相似就不准确。其次,探针敏感性不同,数据却同等对待。第三,计算错误。相关系数R可以是负数,相关系数的平方R2怎能是负数呢?最后,无重复验证。只使用芯片数据,未使用定量PCR与Western杂交数据。 Concerns over interspecies transcriptional comparisons in mice and humans after trauma We have read with interest the study by Seok et al. ( 1 ) describing transcriptional responses of the immune systems of humans and mice. The authors perform Affymetrix GeneChip-based microarray assays on blood samples collected from blunt trauma, burn, and endotoxemia patients and mouse models of these pathologies. They report little correlation between human and murine genomic responses. Furthermore, the authors assert that mouse models of human disease are of questionable value due to the low biological similarity they observed. This paper raises some legitimate issues regarding mouse vs. human differential and temporal responses at a gross whole blood level to biological perturbations occurring in other tissues. However, we are concerned that the failure to examine more than a single immune-polarized mouse strain, the lack of correction for differentially abundant cell types, and the use of data analysis approaches that did not consider these factors in an additive fashion strongly limit the conclusions that can be drawn from the data. We question the value of broad comparisons between genetically diverse patients and a single strain of mice. Male C57BL/6 inbred mice, which were used exclusively, have minimal genetic variation and are predisposed to Th1-mediated immune responses ( 2 ). Inclusion of additional mouse strains should have been considered in the study design to avoid pseudoreplication ( 3 ). Therefore, genetic background is the more appropriate unit of replication and not the individual patient or mouse. Differences between human and mouse responses to traumas are likely exaggerated when time course data are used in aggregate rather than comparing biologically analogous time intervals and individual cell populations. Mouse and human leukocyte populations differ; thus, the majority of observed effects could be attributed to differential cell population margination or cell death rather than pathway-specific alterations of otherwise constant levels of different cell types. The authors apparently compared expression data from total blood leukocytes collected up to 1 y after injury in human patients vs. only 1 wk in murine models. Although it is certainly true that recovery rates between humans and mice differ, it is inaccurate to suggest that the genomic responses are dissimilar when parallel information is not used. An additional issue is that data were analyzed without consideration of potential error resulting from variations in sensitivity among different probe sets for genes on the microarrays, which may have led to overestimation of expression divergence between species ( 4 , 5 ). Further, although negative R values can indicate an inverse correlation, the coefficient of determination, R 2 , cannot be negative (see figures 3 and 4 and table 1 in ref. 1 ). Finally, validation of expression levels using complementary methods (e.g., quantitative PCR or Western blotting) was not presented. We believe these concerns must be addressed before broad conclusions can be drawn from the data. The current conclusions are especially troubling in light of the attention given to this study by the popular media. Although concerns exist regarding the utility of animal models in translating basic research to successful clinical treatments, we believe the current conclusions drawn from this manuscript are of questionable validity. 针对这个书面质疑,原作者一一进行了解答。对于单一小鼠品系的选择,考虑了三点因素:一是C57B/6是最常用的;二是其他品系对脂多糖有抗性;三是结果跟别人相似或一致。对于取样时间,认为小鼠基因恢复比人体疾病基因恢复明显不同,依时比较比单一比较更严格,其实他们进行了多种形式的比较,包括变化的方向性与程度、变化的响应时间与恢复时间、时间依存模式。关于技术及统计学问题,回答是不是进行原始数据比较,而是对变化数据进行比较,而对R2的解释已列在图表中。最后,原作者强调,他们并非否定所有小鼠模型,但只是认为小鼠作为炎性疾病模型不合适。 Reply to Osterburg et al.: To study human inflammatory diseases in humans Osterburg et al. ( 1 ) raise questions from our recent publication ( 2 ). First, in our program, a single mouse strain, C57B/6, was selected because it has been the most commonly used in the field for decades. Furthermore, all strains of mice are remarkably resistant to LPS relative to humans. If anything, C57B/6 mice are less resistant and therefore potentially closer to the human response than many other mouse strains ( 3 ). Last, figure 4 and table 1 of ref. 2 show that our results are consistent with those of other independent mouse studies and not specific to strain, model, or investigator. Osterburg et al. ( 1 ) question whether the choice of time intervals was appropriate. Gene recoveries in mouse models differ markedly compared with those in complex human diseases. In general, time course comparisons are much more rigorous than single time point or cross-sectional studies in capturing the similarities and differences in the gene changes between humans and mice ( 4 ). We performed the time course comparison and compared multiple characteristics of the response in humans and mice, including directionality and maximum magnitude of the changes (figures 1, 4, and S1 and table 1 of ref. 2 ), the response time and recovery time of the changes (figures 2 B and S5 of ref. 2 ), and time course patterns (figures 2 A , S6, and S7 of ref. 2 ). For both species, the gene response time occurred within the first 6–12 h (figure S5 of ref. 2 ). Regarding the technical and statistical issues raised by Osterburg et al., instead of comparing the raw expression values from the microarrays between human and mouse, the comparisons were performed on the changes of expression values between disease conditions and controls within each species, where the same array platform was used for each of the species. The annotation of – R 2 was explained in the figure 3 legend and table 1 of ref. 2 . The myriad of ways that mice differ from humans including the different time intervals and the fact that mouse and human leukocyte cell populations differ raise the important question as to whether it is appropriate to try to adjust the model system to more closely compare similar features. To try to adjust or somehow correct for the mouse–human differences either in cell number, time course, or in any other way would introduce artifact. In our study, for example, had we adjusted the leukocyte populations, the genomics would not have reflected the in vivo condition. Our article provides data for what most investigators already know from their experiences: current mouse models poorly reflect human inflammatory diseases. We are not damning all mouse models. Rather, we propose that the scientific community raise the bar to require model systems to more accurately reproduce the molecular features of human inflammatory disease and we should reprioritize our infrastructure, resources, tools, and methodologies to study human inflammatory diseases in humans. 个人感觉,从大的方面来说,仅仅依据转录组数据就得出小鼠不适合用作人类炎性疾病模型的结论是值得商榷的;从小的方面来说,基因芯片数据未得到定量PCR和Western杂交数据支持显然是不充分的。尽管这样的学术争论可能还会持续下去,但依据“唯一”数据得出“非凡”结论的做法肯定是不严谨的。 有意思的是, PNAS把两种完全相反的意见呈现出来让众人评判,毫不忌讳自己可能发表了至少一篇错误的论文。我认为这是良性的学术争论,科学的相对真理正是在这种理性思辨中逐渐逼近绝对真理的。 蓝色的蒙古高原 (降央卓玛原唱,曾庆平翻唱) 出差在外,酒店录制,音效不佳,敬请海涵!
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记一项有用的自创实验技术——小鼠气管重复滴注染毒法
jiaxf 2014-5-27 11:19
博主小记: 笔者曾于 2011 - 2012 年做毒理学博士论文的时候,由于需要用到小鼠气管重复染毒的操作,但查阅了很多文献均无有效的解决方法;笔者通半年的探索、研究和尝试最终用廉价材料自创了一套小鼠气管滴注(染毒)方法。 本来已经忘却了该项小技术,但一个偶尔的机会,听到一个朋友说这项技术非常有用且效果很好,想与各位分享,希望能解决大家的实际问题。 小鼠气管多次重复染毒操作有如下难点: ① 小鼠气管声门裂极小 ,仅约不足 0.5 毫米;②保障小鼠气管染毒后安全,可以重复染毒并同时不影响小鼠生理指标。 而另一方面,小鼠气管染毒是一项很重要的实验方法,其重要意义如下 :①小鼠基因背景清楚,多数模型动物均是由小鼠品系培养而来,是多数机制研究的实验对象;②气管滴注较之于染毒仓暴露可较容易定量,可精确暴露剂量;③对于某些珍贵的染毒材料,如贵金属纳米颗粒等,做大范围雾化吸入暴露成本极高。 操作概述: 笔者采用 22G Y 型静脉留置针、透射灯、 60 度三合板支架自创的一套透射灯下经口气管滴注法,并对操作过程中进行了精确的定量规范,如包括滴注液体体积、补气体积及速度等。笔者亲历了上千次的滴注染毒并且完成了博士论文。 该项技术详情请参考 :贾晓峰,郭新彪,改进型快速小鼠气管滴注法 —— 透射灯下经口直视滴注法研究,环境与健康杂志 29(3):217-218 , 2012 笔者采用该项技术进行的研究 (该项操作具有国际认可度): XiaofengJia, Yu Hao, Xinbiao Guo. Ultrafine carbon black disturbs heart ratevariability in mice. Toxicology Letters 211(3):274-280, 2012. doi:10.1016/j.toxlet.2012.04.007
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小鼠与人的亲缘关系比狗与人的关系更接近
热度 4 yanjx45 2013-5-17 16:10
小鼠、狗和人的全基因组测序都早已完成,结果显示,从进化上的亲缘关系来讲,人类最好的朋友不应当是狗,而应当是小鼠。 下图显示根据基因序列资料归纳的几类常见的哺乳动物与人的亲缘关系: 由图中可见,人类与狗和鼠(以及其他常见哺乳动物)在 9500 万年前都有共同的祖先。这些哺乳动物从 9500 万年前开始分化为两个进化分支,但人类和小鼠此后仍属于其中的同一个分支,而狗则属于另一个分支。 人类与小鼠在 9000 万年前还有共同的祖先,从 9000 万年前开始,才再分化为两个新的进化分支。 人与鼠的基因相似性也比人与狗的相似性要高。 约 80% 的小鼠蛋白质在人类基因组中具有严格的 1 : 1 种间同源体,其序列同一性通常介于 70% - 100% 。 一个典型的例子是小鼠具有大约 1200 个与嗅觉受体相关的功能基因,为人类相应基因的三倍,但狗的相应基因的数目还要高数倍。所以小鼠在嗅觉敏感性方面仅稍高于人类,却远逊于狗。  从图中还可看出,猩猩是人类的近亲,鼠、兔与人类的关系稍远,而狗、猫以及猪马牛羊则是人类的远亲。
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[转载]鼠读脑仪在美研制成功
hongkuan15 2013-2-21 13:55
鼠读脑仪在美研制成功 文章来源:科技日报 何屹 发布时间:2013-02-21 【字号: 小 中 大 】 据每日科学网站2月20日(北京时间)报道,斯坦福大学的科学家开发出一种系统,可以实时观察活鼠大脑活动情况,对研究诸如阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的新治疗手段具有十分重要的作用。该研究发表在近期出版的《自然·神经科学》杂志上。 研究人员首先利用基因疗法令老鼠神经细胞表达绿色荧光蛋白,该蛋白对钙离子敏感。当神经元受到刺激时,细胞内充满钙离子,荧光蛋白被激活,整个细胞会发出明亮的绿色荧光,就像一朵灿烂的绿色小烟花在黑色背景下绽放。随后,研究人员在老鼠大脑负责空间和情景记忆的海马体上方植入一个微型显微镜,显微镜与相机芯片相连,并可将数字图片传送到电脑,在电脑屏幕上显示老鼠大脑活动的实时视频。 海马体对环境非常敏感,在不同的环境下会有不同的细胞响应。当老鼠在实验环境的某个特定区域挠墙时,刺激特定的神经元闪烁绿色荧光。当小鼠流窜到别的区域时,绿色荧光会从某个神经元褪色,转而刺激新的神经元细胞发光。科学家在掌握了小鼠行为和神经元之间的关联后,仅仅通过小鼠脑部荧光闪烁的混乱图景,就能够清楚地了解老鼠究竟位于何处。 该研究小组发现,小鼠神经元的刺激模式十分稳定,实验间隔时间长达一月之后,仍可保持不变。而观察相同的细胞对于了解脑部疾病非常重要。如果某一个特定的神经元在测试时发生功能障碍,表明正常神经元已经死亡或出现神经退化疾病。研究人员就可以利用某些实验性的治疗试剂进行治疗,然后在相同刺激条件下,确定神经元能否恢复功能。 目前这项技术尚不能应用于人类,但小鼠模型是研究人类神经退行性疾病新疗法的一个重要起点,该系统将成为临床前研究评估的一种非常有用的工具。目前研究人员已经成立了一个公司,生产和销售该设备。
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狂犬病疫苗替代检定方法国际研讨会报告(2) 小鼠攻击试验
热度 1 yanjx45 2012-10-29 10:23
人用和兽用狂犬病疫苗替代检定方法国际研讨会报告: 2. 测定狂犬病疫苗效力的小鼠攻击试验 Peter Wunderli 博士( NED Biosystems ,美国)介绍了目前采用的小鼠狂犬病攻击实验,并提供了多方面的批判性分析。当前的小鼠攻击试验: • 每次实验使用至少 120 只小鼠,所有这些小鼠接受脑内活狂犬病毒注射,约 50 %的小鼠在安乐死之前经历无法缓解的疼痛和痛苦。 • 会产生非常不同的结果,在评估效力时可能有高达 400 %的差异。 • 产生大量的无效检定,一些实验室的报告达到 42 %。 • 对于用同样的巴斯德分离株生产的疫苗,使用非自然的传染途径(例如脑内)和疫苗接种途径(例如腹腔内),同时采用一致接受的攻击病毒株,可能导致相对效力结果的人为增加。 正如 Alexander Gaydamaka 博士( AHI ,美国)所解释的,疫苗制造商在发展可供替代的方法上面临相当大的挑战,包括:资源的限制,大多数兽用狂犬病疫苗中佐剂的存在、可以干扰准确的抗原定量检测,以及需要法规的协调,以避免出口产品的重复检定。 Holger Kost 博士(诺华公司,德国)指出,对于任何提议的效力检定替代方法,认识和确保公共健康和 / 或产品的安全性是至关重要的。因此,许多与会者指出,在短期内,当前小鼠的攻击实验将继续在全球范围内使用。 2.1. 优化动物使用的替代方案 2.1.1. 科学现状 狂犬病疫苗的效力试验从两个方面引起动物的疼痛和痛苦。首先,在试验动物的大脑中进行活病毒悬浮液的脑内注射,其次,未受保护的动物会出现临床狂犬病。 活狂犬病毒的脑内( IC )注射是一种侵入性和痛苦的过程。一些监管指南和出版物提供了合适的 IC 注射技术指导。小鼠狂犬病效力攻击试验中所做的 IC 注射足以引起导致小鼠早期死亡的创伤性组织损伤。因此,监管条例规定,注射 5 天内发生的死亡认定为非特异性的,而不属于狂犬病毒感染。经验丰富的技术人员是必不可少的,以确保效力数据库的一致性和可靠性。 WHO 手册和美国农业部文件 SAM308 提供了注射技术的一些指导,一个最佳的灭活狂犬病疫苗效力检定的实践指导由 Bruckner 等人提出。 德国和日本一直使用着装备有套筒、提供均匀注射深度的特殊针头,是一个重大改进。 人道终结点是一次实验尽早结束的标准,以减少发生在实验过程中疼痛或痛苦持续时间和 / 或降低严重程度。美国和欧洲的监管机构都制定了具体政策,在对人用和兽用狂犬病疫苗进行现行的小鼠狂犬病疫苗效力攻击试验时,以非致命性的人道终结点作为实施动物安乐死的基础。瘫痪、麻痹、和 / 或抽搐作为狂犬病疫苗效力实验的人道终结点,因为它们已被证明能准确地预测临床狂犬病毒感染,并表明出现这些体征的动物最终将死亡。小鼠狂犬病疫苗效力攻击实验中人道终结点的早期识别和使用的详细信息和训练资料录入一个人道终结点 - 致死参数( HELP )组视频产品,命名为“狂犬疫苗批效力实验中人道终结点替代死亡参数”。该视频在实验室动物实验人道终结点网站上可获得,网址 http://www.humane-endpoints.info/eng/ , 也可 在 NICEATM-ICCVAM 主页 iccvam.niehs.nih.gov . 上得到。 尽可能使用可用的科学有效的人道终结点是美国公共健康服务政策中关于实验动物人文关怀和使用的一项基本原则,也载入美国和欧洲联盟现行的动物福利法规。 2003 年 ECVAM 研讨会第 48 号报告 " 灭活狂犬病疫苗质量控制的 3Rs 方法 " 提供了一个关于小鼠攻击实验中人道终结点和用于记录临床症状进展的评分表的综述。该报告还建议,体重减少 15 %或更多,加上第 2 阶段(丧失警觉性、转圈)或第 3 阶段(共济失调、全身颤抖、抽搐)的神经系统表现,可据以更精确地确定 “不可逆转时间点”,从而允许在出现瘫痪、麻痹、抽搐等症状之前早得多的时间点就终止一个实验。 虽然体重降低在当前任何狂犬病疫苗攻击试验的人道终结点指南中未被规范,体重下降结合早期神经系统体征(例如,缓慢的圆周运动,后肢缺乏协调)已被发现是一种早于瘫痪、麻痹、抽搐等症状出现的有用的较早的终结点。最终会出现临床狂犬病和死亡的小鼠,在注射后第 4 天开始体重会下降,而在注射后第 6-9 天则会出现显著的体重减轻( 20 %)。死亡的平均时间为注射后的 10.8 天。这些数据支持使用体重减轻结合早期神经症状,作为提早终止实验的人道终结点。 2.1.2. 研讨会讨论 研讨会与会者认识到,狂犬病疫苗效力检定的最终目标是完全不用动物做试验。然而,人们普遍认为,如果仍然必须使用动物,则应该以尽可能人道的方式来使用,应该仅仅使用最小数量的动物,同时确保所检定的疫苗批的效力。 与会者讨论了如何减少或避免传统 IC 注射程序的疼痛和痛苦。兽用疫苗生产商、一个人用疫苗制造商和一个国家控制实验室(即 PEI )报告了按当前检定方案使用吸入或注射麻醉剂麻醉动物的常规 IC 程序,对测试结果无不利影响。与会者一致同意,以此丰富的经验为基础,应大力鼓励 IC 注射采用全身麻醉,并应纳入到现行的方案,以及人用和兽用狂犬病疫苗监管指南。监管机构的代表指出,在实施这种替代方法时,并不要求制造商额外进行产品特异的验证研究。欧洲和美国的动物福利法律和政策都要求考虑和使用按 3R 原则的替代方法,因此,对于动物的任何 IC 程序也应始终考虑使用全身麻醉。 研讨会与会者还讨论了 IC 注射后使用止痛剂,作为一种可能的方法,以尽量减少或避免注射后的疼痛和痛苦,也进一步减少经历早期狂犬病临床症状动物的疼痛和痛苦。缓释镇痛药丁丙诺啡可有效地抑制啮齿类动物的痛苦长达 72 小时。研讨会与会者建议研究并评估在 IC 程序中间、临床症状出现之前或开始时镇痛剂的使用,以确定它们的使用是否会影响有效的研究结果的产生。一些与会者质疑镇痛剂是否可能掩盖用于评估非致命性终结点的临床症状。但是,镇痛剂预计不会影响到作为人道终结点的神经系统体征(如:麻痹、瘫痪、抽搐),因为这些结果来自中枢神经系统的组织损坏,而不是疼痛诱导出来的。在 IC 程序后多天再进行一针或多针注射的一个担忧是与处理已受感染动物相关的安全风险。 在研讨会后,美国农业部发出一个兽用生物制品( CVB )中心公告:“大力鼓励在小鼠狂犬病疫苗攻击实验脑内接种时使用全身麻醉”。 CVB 公告 12-12 号还提供了生物制品检定的人道终结点补充指南,并重述了狂犬病攻击实验中有关人道终结点的指南。最后,在动物研究和效力实验中,如果可以证明并不影响研究结果,应鼓励使用镇痛药。 研讨会与会者还讨论了活狂犬病毒攻击小鼠的两个备用的接种途径:小鼠鼻内和外周狂犬病攻击( rabies peripheral challenge, RPC )实验。美国农业部 CVB 评论他们进行的一项研究,以验证为狂犬病毒感染使用的一个更安全、非侵入性的鼻腔( i.n. )攻击方法(采用全身麻醉)。如果发现是一个足够有效的替代方法(即不对检定结果产生负面影响), CVB 会考虑发布实施指南。在研讨会的讨论中,监管机构的代表指出,可能不要求制造商进行额外的产品特异的验证研究。 RPC 实验赋予了比 NIH 实验更显著的优势,其中包括:废除 IC 攻击;一个更自然的感染途径;通过测量疫苗的主要免疫原性增加敏感性,以及使用更成熟的小鼠和较高的病毒攻击剂量以减少差异。简单地说, RPC 实验使用单剂量疫苗的肌内给药( i.m. ), 28 天之后通过肌肉注射攻击狂犬病毒。 一个单一剂量的肌内疫苗接种更能代表常规的疫苗接种方式,并已被证明比单剂量腹腔注射人用或兽用狂犬病疫苗增加对小鼠的保护。 因此,除了以上所述, RPC 实验赋予了狂犬病疫苗检定更多的优势。然而, RPC 实验的实施可能会要求产品的具体验证。虽然研讨会参与者认为今后的工作重点应放在替换疫苗接种-攻击试验,他们建议 WHO 狂犬病专家委员会考虑 RPC 实验的验证和使用。 2.1.3. 建议 下面的指南建议在必要时进行小鼠狂犬病疫苗效力攻击实验: • 对于还没有实施的地方,监管机构和全球标准制定组织应鼓励: 在所有人用和兽用狂犬病疫苗小鼠狂犬病攻击实验的国内和国际实验法规和指南中立即加入有关人道终结点的要求。 所有的监管指南中应规定在小鼠的攻击过程中常规使用麻醉剂和适当的技术用以减少与 IC 注射活狂犬病毒相关的疼痛和痛苦。 提供镇痛药以避免或尽量减少与 IC 注射狂犬病毒有关的程序后的疼痛与痛苦,然后研究确定研究结果没有受干扰。同样,应进行调查以确定提供镇痛药是否能在无保护效果的动物中避免或尽量减少与临床狂犬病发病有关的疼痛与痛苦,同时又不会干扰研究结果。 2.2. 减少动物使用的替代方案 2.2.1 . 科学现状 目前各个国际监管机构用于检测灭活狂犬病疫苗效力的小鼠攻击实验方法,在几个方面都有变化,包括:疫苗稀释液的最低倍数,每一种稀释剂量组实验小鼠的最低数量,小鼠是否接受单剂或多剂量的疫苗,以及测试有效性的标准。例如,每种稀释剂量组使用的小鼠的数目当前要求的范围是从 10 只到 18 只。考虑到每次测试至少采用 3 个稀释度,与每组采用最低数目的小鼠相比,每组采用最高数目的小鼠可以导致多用 80 %的动物。 2.2.2. 研讨会讨论 研讨会与会者考虑了几种方法来减少当前小鼠效力试验的小鼠数目,包括: 1 )减少检定时每个稀释度所用小鼠的数量, 2 )减少稀释度的数目, 3 )限制重复检定,和 4 )同时检定多个批次。 由于当前小鼠攻击实验固有的误差,许多与会者表示不愿意在所有的稀释度中减少老鼠的数量。然而,某些疫苗制造商建议,在预计分别有 100 %或 0 %死亡率的赋形剂对照组、阳性对照组和疫苗稀释组,可以使用较少的小鼠。这个方案将马上提供一个机会,可以减少不同稀释度所需试验动物的数目。事实上,一家疫苗生产商已报告了在他们的实验方案中分别减少不同稀释度所使用的动物数量,而不会影响检定结果。然而,正如上文所述,小鼠攻击实验有高达 42 %的实验未能满足有效性标准,可能明确需要重新检定。减少稀释度的数量或每种稀释度动物的数量的努力可能导致更多无效的检定。由于无效实验和随后重复实验的增加,可能反而会增加动物的使用,因此需要评估 3Rs 的优点。然而,每年检定大量疫苗批的实验室,有足够的专业知识和检定经验,让他们积极追求减少小鼠和 / 或稀释度的数量。 在 2003 年 灭活狂犬病疫苗 3Rs 方法质量控制 ECVAM 研讨会报告 48 中,参加者建议国家监管当局调查是否可以在兽用和人用狂犬病疫苗的效力实验中引入一个单一稀释度版本的小鼠效力试验,因为它已经成功地被一个欧洲监管当局建立。然而,本次研讨会参与者并不鼓励针对实施单稀释度检定进行进一步的验证工作,因为它不能产生量化的数据,而且因为它只会产生一个通过 / 失败的结果,不能给出一个效力数值。此外,对没有效力数值的疫苗批的稳定性试验是很难解释的。 正如前面提到的,目前许多国家的人用狂犬病疫苗的指南要求重复测试以获得两个有效的小鼠效力试验的几何平均值。这一要求是由小鼠攻击实验的历史性质所驱使,可接受的 P = 0.95 的置信区间限定在 25 %和 400 %估计效力之间。 Sunil Gairola 博士(印度血清研究所,印度)报告,以提交生产数据和检定的一致性为条件,监管部门依据单次检定就可发放许可,结果使用小鼠的数量减少了 50 %。根据从 2007 至 2010 年经相关的国家质量控制实验室进行复核(即:每批两次检定)的数据,这样单次检定的超过 75 批产品都证明了生产的一致性。在每个第 6 批产品的效力检定继续进行两次实验的条件下,监管当局对单次检定的产品都予以批准。 鼓励疫苗生产企业进行研究和 / 或提供历史数据来支持取消目前要求的重复检定。单次检定的认可,将减少高达 50 %的人用狂犬病疫苗批签发检定所需的小鼠数量。当一个单次检定被考虑认可时,也应该建立标准,如由美国农业部( USDA )提供的允许采用单次效力试验的标准。美国和欧洲的监管当局估计人用和兽用狂犬病疫苗验证检定所用的小鼠总数为每年 6000 至 9200 只。研讨会与会者建议,通过严格的生产控制,来免除监管当局进行验证实验的需要,以避免重复检定。 目前,监管当局允许在同一时间检定多批次疫苗。这就允许用单一的参考疫苗和攻击病毒的单次回复滴定(确认毒力)来进行多批次疫苗的检定,可显著减少小鼠的使用。 例如,相同的阳性对照和赋形剂对照组可以为几个批次的疫苗作对照,避免了为每批疫苗设立单独对照组的需要。多个疫苗制造商证实,目前他们在进行小鼠效力攻击实验时,都是在同一时间测试多个批次的疫苗,还同时进行样品稳定性试验。 2.2.3. 建议 不鼓励狂犬病疫苗替代性单一稀释法检测进行进一步的验证工作。然而,制造商应考虑减少试验所用的稀释度的数目,只要这样做并不增加无效检定和进行复检的数量。 鼓励制造商和监管机构研究如何降低每个疫苗稀释度 ( 特别是较高和较低的疫苗稀释度 ) 所需要使用的小鼠的数量,对于赋形剂和阳性对照组也有同样的要求。评估批签发效力数据的生物统计分析以确定是否可以减少稀释度的数目和 / 或每个稀释度所需测试小鼠的数量。 人用狂犬病疫苗制造商应回顾历史检定数据,以确定是否支持省去每一批疫苗所需要的小鼠效力平行重复实验。 为了进一步减少动物的使用,制造商应在可行的情况下,使用单一的参考测试疫苗和攻击病毒的一个单一的回复滴定,在同一时间测试多个批次。 监管当局应探讨建立标准以避免各个国家在疫苗进口时额外重复进行效力实验。
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论神经元在小鼠性和暴力的作用以及其在埃及局势的应用
热度 2 Tiger54 2011-2-14 15:21
今天无聊看了些咨询,不过倒是读了一个挺有意思的文章,是 Nature Feb 10 Title:Functional identification of an aggression locus in the mouse hypothalamus。 大意说的是小鼠负责攻击性和交配的神经元可能是部分重叠,但又有distinct subpopulation。“Neurons activated during attack are inhibited during mating, suggesting a potential neural substrate for competition between these opponent social behaviors.” 引申一下就是说对小鼠来说性可能会化解暴力,这在人类身上也可能适用。 当时大学不知道是上什么课的时候听到了美国的这么一句话- Make love not war .说的是美国60年代反文化运动的时候,年轻人对老美针对越战提出的看法。现在看看,真是简洁,给力,生动,具体。想想现在埃及的局势,虽然还没有说到战争的地步,不过也是乱的一团糟,不知道穆巴拉克如果看到nature这篇文章,想到Make love not war,我觉得如果他以这个作为宣传口号的话,有可能还会对局势有一些缓解(如果真是这样那一切就简单了)。 说到埃及,早上看同学分享的奥巴马关于埃及的演讲,他用的是“The spirit of peaceful protest and the perseverance that the Egypt people have shown can serve as a powful wind at the back of this change. The united state will continue to be a friend and a partner to Egypt. We stand ready for whatever assistance necessary. And ask for to pursue a credible transition to democracy.”(不一定听得全对)也就是和平过渡,但每天CNN上面报到的死亡人数,似乎告诉我情况并不太平。 政治太复杂,这个是我和我们楼里一个老美(真挺老的)聊天的时候最后达成的共识。 首先各种因素牵涉其中,局外人很难分清什么才是真正的动机,甚至局内人可能也会因为事件的复杂以及各种机遇的出现而变更最初的想法,并且最终获利。 其次作为大众,获得信息的渠道是在是太有限了,CNN已经是投机倒把,BBC还算是在追求unbias的媒体,twitter虽然真实但是太零散,很容易让一个疯狂转载了1万次的状态放大了真实的情况。 还有,现在信息量太大,各个媒体为了追求自身利益而采取“修辞手段”,“独特视角”来诠释同一个问题,很容易让人产生迷惑,到底事情的真相是什么呢?很难知道。Wikileaks就是一个典型。 所以有的时候觉得搞科研还是挺幸福的。同样是对问题的好奇,政治你需要太多的人脉,资金,精力才可以介入,而科学主要需有一个好的实验室,和一个爱思考的大脑,就不妨碍你的信马由缰。相比生物,限制更少的还要算是数学和计算机,只要一个PC,同时身在中国,就可以任意发挥了(羡慕你们)。可惜已经选了生物这个不归路,只能这样走下去。希望未来还能有好奇心,开心点把科研搞好。 对文章感兴趣的同学可以看: Nature doi:10.1038/nature09736 Functional identification of an aggression locus in the mouse hypothalamus Dayu Lin1, 2 Maureen P. Boyle3 Piotr Dollar4 Hyosang Lee1 E. S. Lein3 Pietro Perona4 David J. Anderson1, 2 Electrical stimulation of certain hypothalamic regions in cats and rodents can elicit attack behaviour, but the exact location of relevant cells within these regions, their requirement for naturally occurring aggression and their relationship to mating circuits have not been clear. Genetic methods for neural circuit manipulation in mice provide a potentially powerful approach to this problem, but brain-stimulation-evoked aggression has never been demonstrated in this species. Here we show that optogenetic, but not electrical, stimulation of neurons in the ventromedial hypothalamus, ventrolateral subdivision (VMHvl) causes male mice to attack both females and inanimate objects, as well as males. Pharmacogenetic silencing of VMHvl reversibly inhibits inter-male aggression. Immediate early gene analysis and single unit recordings from VMHvl during social interactions reveal overlapping but distinct neuronal subpopulations involved in fighting and mating. Neurons activated during attack are inhibited during mating, suggesting a potential neural substrate for competition between these opponent social behaviours.
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小鼠割尾取血
热度 1 caixuan 2010-12-1 16:29
最近我们自己做了个视频,是关于小鼠割尾取血的,我们觉得比断尾取血方便。 地址:http://v.youku.com/v_show/id_XMjI2NTUxODY0.html
个人分类: 天然产物研究|7099 次阅读|1 个评论
在MRI及microCT三维图像上重建小鼠脑血管
harveyho 2010-10-20 08:40
小鼠用于各式各样的生理,医学实验。了解其解剖结构从而更好地解释实验结果非常重要。因小鼠血管很小,用常规诊断用医学mri, CT 图像仪力不从心。因而需用到高磁场mri及micro CT. 一个加拿大的研究小组(多伦多大学)在这一方面做了很有用的工作 (见文献). 他们用7T mri获得 32 的图像精度, 扫描14小时(!)取到三维图片. 这用来显示脑部软组织. 接着,他们将小鼠脑部从颅骨取下, 用microCT行360度旋转照影, 达20 精度. 最后用图像处理软件(Amira)手工分离脑血管组织, 并与脑部软组织整合. 出来的效果很好. 既是小鼠脑生理研究的必要基础, 在感观上也震撼. 于下做一简单点评. 小鼠脑血管结构与人脑结构很相似, 都由两颈动脉(carotid artery, IC), 及两椎动脉(vertebral artery, VA)供血. 下图可见较大的颈动脉. 中间剖分, 见颈动脉的分支, 如脑前动脉(ACA). 同时可见两椎动脉结合形成的基底动脉(BA). 这是基底动脉的分支, 后脑动脉(PCA), 它们与ACA通过Willis环连通. 很酷的视图, 侧下部观脑组织. 见负责脑后部循环的VA, BA. 亦见前部循环的MCA. 美丽的Willis环. 这张图简直可以参加'科学+艺术'图片大赛. 让人惊叹. 纵断面见各大小血管. 半透明的软组织起到很好的渲染效果. 难能可贵这个小组还将静脉也分离, 显示出来. 顶端静脉结构与人极为相似. 我认为, 这个工作, 一要设备, 二要耐心, 三要眼光. 虽然手工重建费时费力, 但准确. 而且, 这是个基础性的脑部组织工作, 必然带来它以后的高引用率. 参考文献: 【1】A. Dorr, J. Sled, and N. Kabani, Three-dimensional cerebral vasculature of the CBA mouse brain: A magnetic resonance imaging and micro computed tomography study, NeuroImage , vol. 35, no. 4, pp. 1409-1423, May. 2007.
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鼠行猫事无须胆,以大欺小犹见欢
fs007 2010-7-23 09:23
摘要 :大学校园的奇景之一就是鼠辈横行。鼠辈的大胆在于,不但偷盗,还用屎尿破坏,甚至直接挑战人类耐心。鼠咬伤严重者可致命;鼠害不但传播疾病,还造成大量的直接经济损失;鼠害分三种,有人就有鼠。鼠性奸诈,自相残杀,鼠行猫事无须胆,以大欺小犹见欢。用豌豆堵其肛门,无机会排泄,则鼠会狂咬其类,还人清静,是为灭鼠妙法。 全文 : 老鼠是昼伏夜出型的动物,不过,大学校园里的老鼠有几分书卷气,觉得老是躲在黑暗中不够光明正大,也不时有老鼠拖儿带女在大白天出来散步,构成大学校园奇景之一。 图一:校园奇景鼠辈横行 形容人怕事,常说胆小如鼠。老鼠胆子很小么?不,它们其实是最为小心谨慎但又最为大胆的动物,人们常常错误地把老鼠小心谨慎行事当着它胆小的特征。老鼠是少有的敢侵入万物之灵的人类的栖息地偷东盗西的动物之一,它们不但偷取人类的粮食,还会任意地在上面拉屎拉尿,俗话说,一颗老鼠屎坏了一锅饭,这只是对人类而言,人把这一锅被破坏的饭扔出去,就正中老鼠们的下怀:老鼠的名言是,吃进去的,绝不吐出来,而拉出来的,可以吃进去。 老鼠根本就不在乎人类多么憎恨它们,如果说偷食溺粮还不够大胆,它们还会直接攻击人以挑战人类对它们的耐性。人们对老鼠恨之入骨,但是一点办法都没有,早在文明发源之始,就高唱硕鼠硕鼠,无食我黍!三岁贯女,莫我肯顾。逝将去女,适彼乐土。到现在,即使掌握了高科技,大家仍然与鼠为邻,摆脱不了它们的纠缠,无鼠之乐土,遥遥无期。人且畏鼠,鼠胆岂能不大。 在大学校园中的一次噩梦是老鼠带来的,深睡之中,有人挠头刮耳,警觉后以手击之,然后听见一阵子毕毕拔拔的声音,方才意识到是一只老鼠光临了自己的枕头。现在回想起来,仍然不禁毛骨耸然,要是那小子把我耳朵当成磨牙的工具,岂不惨也。 老鼠依人而居,靠偷取人的食品与家中可食之物为生,但它并不因此感激主人,或者对主人客气。鼠咬伤虽不常见,但估计人一生被鼠咬伤的可能性接近1.5%。老鼠咬人稍微喜欢女人一些,不过,它最喜欢的还是小孩,不足5岁的小孩最易被鼠咬伤。老鼠咬人还分人种,它喜欢黑人胜过白人,不过,它对西班牙裔最为情有独钟,咬他们的几率是黑人的四倍。 欺付弱小是老鼠天性,鼠咬伤发生在穷人远比富人多,发生在处于因精神障碍或者疾病状态而行为能力减弱的人远比健康的人为多。当然,绝大多数咬伤都发生在人熟睡之后。它喜欢咬的部位是人突出在外的部位,最常见的是上肢手指,其次是脚,再其次是脸。 鼠咬伤一般并不严重,不需要特别的处理,常规清洁贴上创可贴即可,但也可能发生严重的糟糕的伤口,需要医生处理。鼠咬伤可能因为鼠的口鼻腔内的小螺菌与念珠状链杆菌引起鼠咬热,有潜在的致命性,未经适当治疗,死亡率可达10%。鼠咬热如果不治疗,在中国多表现为每3 天发烧一次,是小螺菌引起的,如果发热不规则,则可能是念珠状链杆菌引起的。鼠咬热可用青霉素治疗,有显效。 除了鼠咬伤,老鼠还能传播包括鼠疫、流行性出血热、钩端螺旋体、以及斑疹伤寒等几十种疾病。老鼠对环境有着惊人的适应能力,它能很快耐受鼠药,甚至能在核爆炸后的现场安然无恙地生活,而其它动物都遭到毁灭。一般而言,在人所在的地方,有多少人,就有多少鼠。而在管理不善、灭鼠不力的地区,鼠口可能远远超过人口。一只老鼠一年可损耗多达9公斤粮食,而一对老鼠一年可产生上万后代,因此,鼠害是一项持续挑战。 最常见的老鼠共有三种,小家鼠(House Mouse)、黑家鼠(Black Rat,又叫房顶鼠Roof Rat)、与挪威鼠(Norway Rat,又称褐家鼠,Brown Rat)。小鼠(Mouse)与大鼠(Rat)属于不同的种,而两种大鼠则基本上算是同类分处不同的地域。黑家鼠起源于亚洲热带地区,而褐家鼠起源于中国北部,小家鼠可能起源于印度。小鼠大鼠都随着人类活动而播散开来,现在凡有人的地方,就会有鼠。 图二:区分未成年的大鼠跟成年小鼠 老鼠属于群居动物,如同其生命力一样,在其社会生活有极大弹性。在数量稀少时,土地资源丰富,就表现出捍卫领土的强人姿态,一夫多妻,不容它鼠染指;而当鼠密度增加,土地资源不再丰富时,就完全没有主权观念,夫妻关系解体,混杂而居。混杂的交配关系导致精子竞争,也导致了大鼠那引人注目的大睾丸,如果60公斤重的成年男性有大鼠那么大的睾丸,那么他的睾丸会有7两重,拳头那么大,遵从吃什么补什么的观念,可能是壮阳的最佳补品了。小鼠性生活要保守些,这方面不突出。 图三:成年大鼠跟小鼠易于区分。大鼠的屁股上不是自带座垫,而是鼠有多大卵,就有多大胆。 老鼠除了挑战人的耐性,大肆破坏人的生活,自己生活糜烂外,它们还特别凶残。英文形容竞争激烈或者人与人相争的残酷状态时,常说那是一个鼠相食(Rat-eat-rat)的世界。在老鼠宣布领土主权时,它们对于入侵者虽然不客气,但通常采用的是递解出境的策略,如果侵入者不反击进行避让,通常不会发生过分的争斗。但是如果鼠界发生了大饥荒,老鼠就会通过同类相残,享用自己同胞的尸体而渡过难关。 鼠辈互相残杀,有一个专用名词,鼠谋杀(Muricide)。老鼠奸狡巨滑,如果没有便宜可捡,对同类还能相安无事,不过,如果大鼠遇到了小鼠,有现成便宜可捡,大鼠会毫不犹豫地扑向小鼠,将之杀死,吃肉渴汤。 大鼠捕杀小鼠,其凶狠程度不亚于猫捕鼠,往往一击而中,专攻头颈背脊等生命的最重要环节,绝大多数时候会咬断脊柱,持续时间不过几秒,小鼠便会伤重而亡。猫捉老鼠有时还会戏耍一阵,给予老鼠逃命机会,但大鼠从不给小鼠这样的机会。大鼠杀死小鼠后都会饱餐一顿,不少还会毫无顾忌地将之开肠破肚,故意弄出一幅惨景来。 在野生的大鼠,可能高达70%都有过以大欺小、杀鼠毁尸恶行。即使是实验室用的研究用大鼠,是经过选择的比较温顺的类型,如果机会适当,它们也会捕食小鼠。大鼠捕杀小鼠尽管是一种本能,还是要受外在因素影响,比如二者本来是邻居,或者一起长大,大鼠针对小鼠下手的可能性就大减。野生大鼠跟陌生小鼠相处,80%都会循机杀鼠,而如果是跟小鼠一起长大的,那么它杀鼠的几率就降到了10%以下。 小鼠跟害怕猫一样地害怕大鼠,即使是闻到大鼠的尿,也会逃之夭夭。如果不能逃避,小鼠则会摆出搏斗姿态,意欲捍卫自己的生命与尊严。 当年在大学学习《生物化学》,一位教授讲课论及捉鼠,眉飞色舞,讲得远比专业知识精彩。他说,最好的灭鼠办法,是在家里捉住一只老鼠,于其肛门塞进一粒豌豆,然后将肛门缝上,放其归穴。几天后,这位能吃不能拉的家伙就会发狂,针对同穴的老鼠狂咬乱攻,老鼠奸滑,谁也不愿跟疯鼠相斗,大家竞相逃命,房主于是便可得一时安宁。 你如果没有猫,而又不堪于鼠患困挠,不妨试试生化教授的灭鼠秘籍。
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十二生肖,有鼠无猫
热度 1 fs007 2010-7-22 12:37
摘要 :十二生肖中以人见人厌的老鼠为首,没有人见人爱的猫。十二起源于最早人类对时间的认识,而编制生肖是巫师对人群义务教育的一种手段,采用的是人们生活中常见或者常用的动物,鼠辈是哺乳动物中最多种类的动物,老鼠在历史上很早就与人相伴,成为人类生活中无法排除的祸害,故而鼠进入了生肖。猫随鼠至,为人身边的老鼠这个食物源而进化为猫,再主动引得人收养,进入人类生活环境较迟,故而生肖无猫。 全文 : 鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗、猪,为什么十二生肖中首先就有人人讨厌的老鼠,而没有大家都喜欢的猫呢? 在解答这个问题的时候,我们需要解答为什么古人采用十二,而不是其它的数字,比如十,来定义生肖。 人类走向文明的第一步是产生自我意识,我思故我在这个哲学命题之所以重要,就在这里。计算机也可以完成众多的逻辑运算,但它没有自我意识;动物循本能而动,它们不会思考自己在所处环境中的地位,其自我意识仅仅是对环境直接刺激的反应;即使它们会产生社会性生活方式,甚至形成文化,动物中不会产生文明。 文明的标志之一就是宗教崇拜,另一个说法叫巫术,还有更为贬义的词,谓之封建迷信。从生物学上来说,人进化到古猿的时代就有了超大的脑容量,而其对环境所知,几乎是空白,在这种形式下,巫术与崇拜是人试图启用这个超级意识器皿的自然结果。 人在所能感知的四维时空中,其三维几何定位已经在动物中就形成了,进化层次稍高的动物就知道自己身处何地,也会精确地定位捕捉食物,但动物缺乏时间观念,他们甚至不知道自己的年龄动物的年龄是人加给他们的。人形成强烈的自我意识的关键是定义时间,在历史上,编制与修定历法是文明进步的核心事件。 如果你对这个世界一无所知,你会如何来定义时间呢?无疑,上帝或者自然界给你提供的最大线索就是太阳与月亮。对于古人来说,最先感觉到的是地球自转周期,即白昼与黑夜,这是最易观察到的现象;紧接着天的概念,产生了月天空中除太阳之外的最大的星星的周期,它每月都要亮,称之为月亮;观察到每十二个月季节就会重复而产生年的概念,是古人在时间观念上迈出的最大一步。 十二月是古人划分时间的核心,以天为单位计算时间非常不便,需要将一天划分为更小的时段,自然而然地,人们会使用十二这个数字,中国人将一天划分为十二个时辰,而不少文明则将白天与黑夜各自划分为十二个时辰,也就产生了现代的所谓24小时制。 对于早期的部落来说,巫师是文明的灵魂,是人生的意义所在,是知识的源泉。但这一地位随着相关历法知识在人群中的传播而动摇,人脑这一巨大意识器皿装下有限的部落经验与时空知识,尚有巨大空白,留下我们向各个知识领域扩展的余地,当然,少不了巫师脱离实际而专门系统性地研究神秘现象而彻底巫术化。巫术化的巫师逐渐丧失了人类的精神领袖地位,而被系统性地发展伦理道德的宗教领袖取代。 巫师向我们贡献了十二生肖。十二生肖起源于早期人类对环境动物的认识,当我们对这些动物所知甚少时,是巫师的想像与随意的解读构成的一个系统的认知地图,对于古人来说,十二生肖如同现代的九九乘法表加上众多的儿童画册,对于人类启蒙教育贡献非凡。 如果你明白了十二生肖的划时代意义,就明白了为什么会有动物入选而其它动物不会入选。简而言之,十二生肖中除了龙以外,其它都是人类生活中的最熟悉最引人注目的动物,在少数民族,其十二生肖中会采用他们各自熟悉的动物代替其中一些动物,比如海南黎族以虫代虎,柯尔克孜族则以鱼代龙,用狐狸代猴子。 鼠高列榜首,因为它是人类最早的邻居之一。在哺乳动物中,种类最多的,就是鼠辈啮齿目的动物,约占哺乳动物的40%。而啮齿目动物一半以上,在鼠科(Muroidea),也就是我们最常说的老鼠。跟人类相伴的是小鼠(Mouse)与大鼠(Rat),是传播疾病、破坏设施、消耗与污染粮食的最重要的有害生物之一。即使是在发达国家,据估计鼠口也超过人口,控制鼠害对发展中国家来说是极大的挑战。 啮齿动物有两对门牙,会持续生长,它们要持续啃咬来消磨门牙,牙齿可以断钢切铁,为它们偷取食物破坏人类生活设施提供便利。因此,依人而居的老鼠在大多数人类文化中不受欢迎。不受欢迎并不代表人类可以轻易从生活中驱逐它们,老鼠有着惊人的繁殖能力与适应能力,一对老鼠在一年内就可以产生上万的后代,在3年内,可以产生多达3.6亿! 因为体积小,老鼠的能量消耗极大,一个老鼠在一天内需要消耗达其体重的1/3的食物,极强的繁殖能力加上极大的消耗,老鼠面临很大的获取食物的生存压力,驱使它们在人类的生活环境中搜寻一切可吃的食品,人爱吃的它们不客气,人吃剩下的东西,它们也照偷不误。由于它们之无所不在,以致于美国药品食品管理局(FDA)也为它们设置一个容忍上限当然不是零容忍FDA规定,每100克花生酱中,允许平均有两根鼠毛。 鼠害每年造成美国200亿的经济损失,但其超强的生存能力让拥有核打击能力的美国人都没有办法。老鼠陆上能跑,短跑速度达到11米/秒,跟奥亚选手不相上下;入水能游,它潜水时间可达15分钟,能游800米不歇气;还能扮空中飞鼠,从数米高跳下而毫无伤害;人发明了华法林灭鼠药,不到一年时间,有的老鼠就把它当饭吃了;即使是在核爆炸现场,动物基本灭绝,但老鼠可以活得上好。 鼠害如此严重,在历史上,中央政府定下的税收任务,到了地方政府,可能会翻倍,因为中国的传统农业社会征收实物税,等把粮食搬到中央政府所在地,鼠耗就会让它损失很大一部分,遇到贪心的官员,征收鼠耗会变成收刮老百姓的工具之一。老鼠严重加剧了农民的负担,所以老鼠在中国有一个恶名,叫耗子。 常见的大鼠与小鼠分属不同的种,它们之间不能交配,在进化史上,它们在起码800万年以前有共同的祖先。它们依人而居,估计跟人类历史一样久远。面对这样一个昼伏夜出、有着顽强生命力与巨大破坏力的伙伴,人类充满着敬畏,印度教的象头神Ganesh就随时带着一只老鼠,在印度的拉贾斯坦邦Karni Mata神庙,老鼠被当着族人转世,该庙内有数万只老鼠寄居,据说无意中踩死了老鼠,会被要求赔偿同等大小的一只金老鼠。因此,中国人创制十二生肖,首先想到老鼠,并非偶然。 自然界鼠辈盛行,它们体小善于钻营,偷抢盗骗,凡能吃的,都咬上一口,当然数量就庞大起来,对于自然界的肉食动物就是一个不小的诱惑,其中之一就是猫。猫是肉食动物,对植物性食品完全没有兴趣,如果其食物中不含足够的蛋白质(20%以上),猫就会产生严重的健康问题。因此,鼠辈的兴盛,也就带来了猫的繁荣,猫科动物有的就逐渐特化为专抓鼠的猫当然,小鸟如果能抓住,也可以饱餐一顿。 人在自然界占了绝对优势,老鼠赖上了人,过上衣食无忧的富足生活,也就引来了猫。猫科动物的形象因虎而定,猫几乎是虎的缩小版,老年的虎会因缺牙失去捕兽能力而伤人,因此人对虎与猫有着特大的戒心,以致于人宁愿被恶邻侵害,也不愿让猫接近。猫不愿放弃家鼠这一巨大的食物来源,于是乎就发生了进化史上最神奇的一幕:猫主动地让人收养。 动物在家畜化过程中,会发生一系列的变化,包括形态与功能的演进,到最后,家畜化成功的动物几乎完全丧失回到野外生存的能力,必须完全依赖于人。这种变化不出现在猫身上,它们回到野外,完全能够独立地生存。猫为了让人接受进入人的活动领域捕鼠,它们发生了形态与功能性的进化,比如形体变小,不再对人具有威胁性;性格变得乖顺,让人乐于接近;猫在捕获老鼠后,甚至会忍住立即享用的诱惑,把战果带着人面前来分享。猫用它的天性征服了人,让人自然而然地收养了它,进入了人类生活,得享一个巨大的食物源家鼠。 相对而言猫进入人类的生活很迟,估计只有不到一万年的历史,而进入中国,估计只有两三千年的历史,而中国人大规模养猫,估计只有几百年的历史,因此,尽管猫为人所喜,它没能进入十二生肖。中国的十二生肖传到越南,越南人就毫不犹豫地把兔子拉了下来,把猫加了进去,所以猫也不是绝对地跟十二生肖无缘。
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转帖:Rats and mice: what's the difference
热度 1 niupiye 2009-12-9 09:31
Rats and mice: what's the difference? What do the terms rat and mouse mean? Differences between Norway rats and house mice How can I tell rats and mice apart? Quiz: rat or mouse? History and evolution of the Norway rat and the house mouse Common ancestry of the Norway rat and house mouse Brief history of the house mouse Brief history of the Norway rat and black rat Are rat-mouse hybrids possible? Mouse-killing behavior in rats: muricide What do the terms rat and mouse mean? Rat and mouse are actually not scientific classifications. These words are common names for rodents that look alike to the casual eye. Rat is used to describe medium-sized rodents with long thin tails. There are many species of rodent that are called rats -- kangaroo rats, cotton rats, Norway rats, black rats, African pouched rats, naked mole rats, wood rats, pack rats, Polynesian rats, and many others. These different rodent species may not be closely related to each other at all! Mouse is used to describe tiny, sparrow-sized rodents with long thin tails. As with rats, there are many species of rodents called mice which may or may not be closely related to each other: house mice, field mice, deer mice, smoky mice, spiny mice, and dormice are all called mice. So, which rats and mice are you talking about? Generally, people are referring to the domestic or pest rats and mice, which means Norway rats ( Rattus norvegicus ), black rats ( Rattus rattus ), and house mice ( Mus musculus ). Differences between Norway rats and house mice Norway rats and house mice belong to different species. A species is a group of related individuals or populations which are potentially capable of interbreeding and producing fertile offspring. So Norway rats and house mice belong to different species and cannot interbreed . Humans and orangutangs, chipmunks and red squirrels, bottlenosed dolphins and killer whales, all belong to different species. Norway rats and house mice are related, however. They descend from a common ancestor that lived millions of years ago -- how long ago is currently under debate, with estimates ranging from 8 to 41 million years ago. That estimate will probably become more precise over time. The descendants of that common ancestor diverged into different species, among which are Norway rats and house mice. Norway rats and house mice now have many genetic, reproductive, developmental, morphological and anatomical differences. The list below is not exhaustive, but for those with a casual interest it should get you started: Genetic differnces : Norway rats have 22 chromosome pairs, house mice have 20 (see Levan 1991). Norway rats have 2.75 million base pairs while mice have 2.6 million (humans have 2.9). About 90% of rat genes have counterparts in the mouse and human genomes (Rat Genome Sequencing Consortium 2004). See Burt et al. 1999, Grutzner et al. 1999, and Watanabe et al . 1999 for more. Growth differences: In general, Norway rats develop more slowly than house mice. For example, Norway rat gestation is slightly longer (21-24 days) than house mouse gestation (19-20 days). Norway rats lactate for about 3 weeks, house mice for 2 weeks. Both species are born naked and blind, but Norway rats open their eyes at 6 days, they are fully furred at 15 days. House mice open their eyes at 3 days, have fur at 10 days (etc.). Anatomical differences: Norway rats have 6 pairs of nipples, house mice have 5 pairs. Morphological differences: Norway rats are larger, heavier and longer than house mice (Norway rat: 350-650 grams, 9-11 inch bodies and 7-9 inch tails; house mice: 30-90 grams, 3-4 inch bodies and 3-4 inch tails). Correlated with this larger size, Norway rat body parts are larger than those of the house mouse -- rats have larger ears, feet etc. The heads of Norway rats are heavy, blunt and chunky, house mouse heads are small and sharply triangular with pointed muzzles. Note, however, that Norway rats have smaller ears relative to their heads than house mice. Sign differences: Due to their larger body size, rat feces are larger than mouse feces (also see differences in rat and mouse sign from a pest management perspective). Life-size drawing of mouse and rat feces. How can I tell Norway rats and house mice apart? Adult rats and mice Adult mice are much smaller than adult rats (Fig. 1). Adult mice weigh about 30 grams, and fancy mice tip the scales at about 50 grams. Adult mice have bodies that are 3-4 inches long with 3-4 inch tails. Adult rats are far heavier and longer: they can weigh ten times as much, averaging 350-450 grams for females and 450-650 for males (with an overall range of 200-800 grams). They have 9-11 inch long bodies and 7-9 inch tails ( ref ). Figure 1. Drawing showing the relative size of rats and mice Young rats vs. adult mice Young, weaned rats are still larger than adult mice, weighing around 100 grams at six weeks. However, to the casual observer, very young rats and adult mice can be difficult to tell apart. Here's what to look for: baby rats will have more juvenile proportions than adult rodents. Their heads and feet will be large relative to their bodies, their faces will be stubby and blunt with wide noses. Adult mice, on the other hand, will have adult proportions: a small, triangular head with a small nose and little delicate feet as compared to the body. In addition, mouse ears are very large relative to their heads, rat ears are smaller relative to their heads. Rats also have thicker tails than mice. Feature Baby Rat Adult Mouse Head short, stubby, broad, large relative to body small, triangular, small relative to body Muzzle large and blunt with wide muzzle narrow with sharp muzzle Ears ears are small relative to the head ears are large relative to the head Tail thick thin Tail/body ratio Tail shorter than body Tail same length/longer than body Feet Large relative to body, especially the hind feet Small relative to body Weight around 100 grams at 6 weeks, 200 grams at 8 weeks 30-50 grams 6 week old rat Adult mouse Quiz: Rat or Mouse? Take this quiz to test your ability to tell photos of rats and mice apart. History and evolution of the Norway rat and the house mouse Common ancestry of the Norway rat and house mouse True rodents first appear in the fossil record at the end of the Paleocene and earliest Eocene in Asia and North America, about 54 million years ago. They are widely considered to have originated in Asia (Meng et al. 1994). These original rodents were themselves descended from rodent-like ancestors called anagalids, which also gave rise to the Lagomorpha, or rabbit group. Murids ( Muridae ), the family that gave rise to present-day Norway rats, house mice, hamsters, voles, and gerbils, first appeared during the late Eocene (around 34 million years ago). Modern murids had evolved by the Miocene (23.8-5 mya) and radiated during the Pliocene (5.3-1.8 mya) (for more, see Introduction to the Rodentia ). The Norway rat and the house mouse had a common murine rodent ancestor. How long ago that common ancestor lived is a matter of debate, however. The fossil record indicates that the most recent common ancestor of Norway rats and house mice lived about 8-14 million years ago (Jacobs and Pilbeam, 1980). Geneticists, however, estimated that their most recent common ancestor lived about 41 million years ago (Kumar and Hedges, 1998). Brief history of house mice The ancestors of the house mouse ( Mus musculus ) lived in the steppes of present-day Pakistan. Ten thousand years ago, at the end of the last ice age, neolithic farmers moved from the Fertile Crescent into the steppes of Pakistan, and these small rodents found a delightful new source of food and shelter. When humans migrated away from the steppes to colonize other areas, mice went along as stowaways in the humans' carts and later, their ships. House mice arrived in the new world in the 16th century, arriving with explorers and colonists. Mice went everywhere with humans, living in and around their houses, a human-dependent association called commensalism . Today, commensal house mice live in and around human dwellings on every continent, in every climate. Today, commensal house mice are divided into four subspecies: M. musculus bactrianus are the descendants of the original, ancestral house mice first encountered by our neolithic ancestors. They live in India, Pakistan and Afghanistan. M. musculus castaneus lives in Southeast Asia. M. musculus musculus lives in Russia and western China, and M. musculus domesticus lives in Europe, from whence it traveled to the Americas, Australia, New Zealand, and Africa with the colonists. Domestication : Domestic mice originated from stocks captured in China, Japan and Europe and developed into fancy mice. These fancy mice were found in pet shops in the 20th century, and were developed into laboratory mouse strains. Fancy mice are primarily descended from M. musculus domesticus , with a little admixture of the other three subspecies. As such, domestic mice do not represent one of the single subspecies, but are a mixture of all four. ( Silver, 1995 ). Brief history of Norway and black rats See separate article, History of the Norway rat . Are rat-mouse hybrids possible? See separate articles, are rat-mouse hybrids possible? and the hybridization page. Mouse-killing behavior in rats: muricide Rats can, and do, kill mice, a behavior known as muricide . Muricide is a form of predatory behavior: rats hunt, kill and eat mice. How common is muricide? Karli (1956) found that about 70% of wild rats and 12% of domestic laboratory rats kill mice. Male and female rats are equally likely to kill mice. Similarly, Galef (1970) found that 67% to 77% of captive born wild rats kill mice. Description of muricide Muricide is a stereotyped behavior, performed in much the same way each time: the rat chases the mouse around the cage and bites it using its sharp front incisors, usually aiming for the mouse's head, neck, or upper back. The first bite is frequently fatal, but the mouse may delay the rat's attacks by defending itself (by rearing up and boxing with its front paws or laying on its back). Eventually, however, the rat delivers a fatal bite. Mouse-killing behavior is very rapid, lasting only a few seconds (Hsuchou et al. 2002). The preferred area to bite is the back: out of 671 mice killed by rats, 89% were bitten on the spinal cord (specifically: 65% neck, 13% thoracic, 11% lumbar). Only 7% were bitten on the belly and 4% were bitten on the head (Karli 1956). Do rats eat the mice they kill? Karli (1956) found that all mouse-killing rats (wild or domestic) consumed part of the mice they killed. Specifically, out of 683 mice killed by rats, after 7 hours 25% of the mice had been entirely eviscerated (brain, thoracic and abdominal viscera), 67% had been partially eviscerated, and only 8% had not been eaten. Wild rats tended to start eating at the spot where they had bitten the mouse, which is usually the neck. They gradually opened the thorax and consumed the thoracic viscera, then proceeded to the liver. In contrast, domestic rats went right to the brain, opening the skull and consuming all or part of the brain, no matter what killing method had been used (Karli 1956). Exogenous and endogenous influences Mouse-killing is a complex behavior involving several neurotransmitter systems (Miachon et al . 1997, Onodera et al. 1981, Tadano et al. 1997, Ueda et al. 1999, Vergnes and Kempf 1982, Yamamoto et al. 1982), neural systems (Hull and Homan 1975, Spector et al. 1972) and hormonal systems (Miachon et al. 1995; Rastegar et al. 1993). Mouse-killing is also affected by by rearing (Garbanati et al. 1983), environmental conditions (Garbanti et al. 1983, Giammanco et al. 1990), social conditions (Eisenstein and Terwilliger 1984), diet (Bac et al. 2002, Onodera et al. 1981), learning (Tingstrom and Thorne 1978). Rats are more likely to kill mice at night than during the day (Russel and Singer 1983). Mouse-killing is affected by hunger , too: rats kill mice more when they are hungry (Malik 1975) and at times when they are normally inclined to eat food (Russel et al. 1985). Rats may start killing mice when they are starving, but stop when they are given plenty of food (Karli 1956). Familiarity with mice also plays a role: rats reared with mice tend not to kill mice as adults. Specifically, Galef (1970) found that 67-77% of captive born wild rats kill mice. However, if captive born wild rats are raised with a mouse from weaning to age 3 months, none of them kill the mice they're familiar with. When presented with an unfamiliar mouse, only 7% of the mouse-reared rats killed it. Response of mice to rats Rat odor is stressful to mice and has an effect on their behavior and reproduction. In fact, rat odor is sometimes used as a predator odor to study anxiety and antipredator behavior in mice. Specifically, domestic and wild-stock mice who are exposed to a conscious or anesthetized rat tend to flee, and if prevented from fleeing, they show defensive or attack behavior (Griebel et al. 1995, Blanchard et al. 1998). Mice housed in the same room as rats tend to be more stressed than mice housed without rats (Calvo-Torrent et al. 1999). Mice who can smell rat urine take ten times longer to start eating a treat than mice who cannot (Merali et al 2003). Mice who were exposed to rat urine for just a few minutes startle more afterwards, even up to two days after the rat urine exposure (Hebb et al. 2003). Pregnant mice exposed to rat urine produce fewer litters than mice who were not exposed (de Catanzaro 1988). http://www.ratbehavior.org/RatsMice.htm
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小动物骨生物力学
bio 2009-2-16 09:15
( Bone ) 2008 年 43 卷 5 期 Deepak Vashishth 教授应邀 Bone 杂志邀请,以《小动物骨生物力学》( Small animal bone biomechanics )为题对这一领域进行了权威综述。 小动物,尤其是小鼠,为自然获取和遗传学设计与疾病相关的骨骼表现型,指导为确定骨力学性质的改变进行的破坏性骨折测试提供了可能性。最近,纳米和微米压痕测试、测微张力计、微压缩测试和对凹槽完骨标本的弯曲测试取得进展,这为研究力学探测小动物骨组织和由于老化、治疗、疾病和遗传性变异而产生的影响提供了可能性。与对小动物传统的强度测量相比,断裂力学测试表现为较小的个体差异性,所以这为减小测试样本量提供了可能性。 然而为得到可靠的和精确的结果,需要对骨和测试变量的严格选择。在正确的解剖构型和最大可能长度直径外观比的情况下测试时,由于均匀的圆形厚截面,在所有的长骨中桡骨可以给出最一致的结果。为降低操作者误差和测量偏倚,需要在超过包括切迹截面的全骨干上测量小鼠长骨的皮质厚度和相关量纲的较小值,使用 micro-CT 和其他影像模式效果更好。小鼠骨小的皮质厚度也作用于裂缝顶端的平面应力状态,使得难以得到独立于几何形态的断裂强度值。在不同的断裂强度测量中,极限应力强度因子或与最大载荷或断裂失稳相关的应力强度参数是解释小动物骨对骨折阻抗的最合适的参数。 原文链接 : http://www.sciencedirect.com/science/journal/87563282 (牛文鑫 / 编译)
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世上唯有母爱最伟大!
yrj 2009-2-8 15:43
曾经有一段经历一直让我感动,在我的脑海里浮现将近三年了,早就想把它写出来,但由于我这个人的惰性,一直拖到现在。现在我把它晒出来和大家一起分享。 母爱不仅仅体现于人类,在生物界处处都有。 2004年,当时我上研究生,在秦皇岛燕山大学做毕业论文----关于糖尿病药物研发方面的研究。由于试验所需,我们要建立糖尿病小鼠模型。试验动物要求为同一批次且年龄、体重相近。为此,我们决定自己扩繁小鼠。 我们选了母鼠,用激素进行同期发情处理,然后让公母鼠自然交配繁殖后代。看着那些母鼠妊娠了,我们也很高兴,这也属于我们的试验成果呀。小鼠分娩的那几天,我们是尽心尽力的看护。所有妊娠母鼠在两天时间内全都顺利产仔,我们一天好几次去检查母鼠和小鼠的情况。 第三天,不幸的事情发生了:一个哺育12只小鼠的母鼠不知什么原因死亡了。看着那些小鼠饿的吱吱叫,我们急得抓耳挠腮。如果不赶紧想办法,它们必定饿死无疑。当时我们都想到了给小鼠找继母,但是又都觉得行不通。因为学动物的都知道,一般的雌性动物是不接纳另外雌性动物的孩子的。在生产中经常发生母畜咬死混进自己孩子中的别的幼畜。即使生产人员把母畜的分泌物涂到别的幼畜身上也不能幸免!但是我们只能就此一试,别无他法。于是我们吧那12只小鼠放到一个哺育6只小鼠的母鼠笼内。当时我们害怕母鼠作出令我们担心的事,但是出乎意料的是母鼠只是围着这些陌生小鼠转了几圈,并且不停的嗅了几次,然后就接着卧倒了。母鼠由于哺育的小鼠较少,所以乳汁很多,那些饿坏了的小鼠立刻爬上去尽情的吃奶。母鼠并没有拒绝这些孤儿们! 第二天我去看时,只见那些小鼠们肚子都是圆圆的。可见母鼠对它们没有两样看待。为此我专门给这个母鼠多喂些营养高的饲料以补充它体内营养的大量流失。就这样小鼠一天天的长大,大鼠由于体内营养大量消耗变得越来越瘦,我想着到小鼠会吃饲料时赶紧将母鼠和小鼠分开。好不容易小鼠会吃了,我想明天就把大鼠分开。第二天清晨我去看时发现母鼠被毛杂乱地爬在笼底一动不动,仔细一检查,母鼠死了-----由于哺乳小鼠(18只)营养过度消耗而死亡。 此事很让我震惊,母鼠无私的接纳了12个没有母亲的小鼠,精心哺育,直至体力耗净! 这是一种无言的母爱,一种无私奉献的母爱,一种存在于非人类的动物亲情!
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