小鼠,大本领

文/沈如凌 万颖寒

我们在电视上认识了许多小鼠:有黑色毛小鼠,如迪士尼的经典动画人物米奇和米妮;有白色毛小鼠,如具有冒险精神的精灵鼠小弟斯图尔特;有褐色毛小鼠,如动画片《猫和老鼠》中十分聪明的杰瑞;有灰色毛小鼠,如动画片《黑猫警长》中的“一只耳”……小鼠是一种小型啮齿动物,它是科研人员最常用的实验动物之一。


小鼠被用作实验动物的历史可以追溯到20世纪初。早在1900年的时候,小鼠就开始被饲养并作为动物实验对象出售。1909年,美国学者利特尔培养了第一只正式用于实验的近交系小鼠,这是一种通过近亲繁殖的小鼠品系,被命名为DBA(Dilute Brown non-Agouti)小鼠。1921年,利特尔建立了C57BL/6J小鼠品系,它不是我们固有印象中的小白鼠,而是一种小黑鼠,后来成为科研人员开展实验的主流品系,在基因编辑和基因功能改造研究中发挥了巨大作用。1929年,利特尔创立了杰克逊实验室,这是世界上最大的公益性小鼠资源保种中心,各国科学家都会从中获得所需要的小鼠品系用于科学研究。
为什么小鼠能获得如此广泛的应用呢?那是因为它们有一些了不起的大本领,科学家可以利用这些本领去评估和研究一些人类疾病。
首先,小鼠会转棒。正常小鼠可以在一根转动的杆子上保持平衡,但是运动能力发生障碍的小鼠是没有这个本领的。科学家据此定义了转棒疲劳实验,通过评估小鼠的运动协调能力和平衡能力,研究帕金森病等神经退行性疾病。
其次,小鼠会爬杆。正常小鼠在杆顶不但能灵活地从头朝上转为头朝下,还可以无惧高度直接从杆顶爬回到杆底。科学家利用小鼠的这个本领设计了爬杆实验,研究与运动障碍相关的疾病。
最不可思议的是,小鼠是天生的游泳健将。从未接触过水的小鼠被放入水中后,竟然能自由自在地在水中游起来。科学家于是设计了水迷宫实验。水迷宫,顾名思义,就是将迷宫场景设置在水里。聪明的小鼠通过寻找线索并反复训练记忆这些线索,就可以找到迷宫的出口。
转基因技术出现以后,科学家又通过改造小鼠基因获得相关疾病的模型小鼠,来研究和解决困扰人类的健康问题。比如,唾液腺腺瘤是一种发病于头颈部的具有致命性的疾病,临床表现为下颌下三角区肿块、小唾液腺肿大等。这种肿瘤主要与一个叫作PLAG1的多形性腺瘤相关基因有关,于是研究人员通过基因编辑方法把PLAG1基因从小鼠身上敲除,从而构建了唾液腺多形性腺瘤小鼠模型。这只小鼠模型会出现与人类唾液腺腺瘤患者相同的症状,科研人员就可以用它来研究相应的诊疗方法。
小鼠的本领不仅仅局限在超强的个体行为能力,利用技术手段改造后的小鼠模型的作用更是丰富和拓宽了我们的研究思路。在应对新冠肺炎疫情的研究中,科学家发现,小鼠之所以相对于人不易于感染新冠病毒,原因之一是小鼠体内缺少人体里具有的ACE2基因,这个基因是病毒入侵人体的门户。因此,科学家决定把人体的这个基因“装”到小鼠的基因组里——现在,ACE2转基因小鼠模型已经用于新冠药物开发和临床研究工作了。

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