一、醫學實驗動物的概念及意義

醫學實驗動物（medical experimental animals）是經人工科學育種、飼養和繁殖，受遺傳學、微生物學和寄生蟲學控制，供生物醫學實驗用的動物。其遺傳背景明確，來源清楚，具有較好的遺傳均一性、對外來刺激的敏感性和實驗的再現性。

醫學實驗動物是生物醫學研究不可缺少的部分之一，研究成果的水平高低與動物實驗密切相關，它直接影響著研究工作的順利進行。

二、醫學實驗動物的類型

（一）普通實驗動物（General experimental animals）

1. 遺傳學分類

（1）近交系（inbred strain）：是指至少連續20代的全同胞兄弟姐妹或親子交配培育出來的品系，且品系內所有個體都可追溯到起源于20代或以后代數的一對共同祖先的遺傳群稱為近交系。近交系動物必須具備以下要求：

①具有明確的品種背景資料，包括品系名稱、近交代數、生物學特性等；

②用于保種及生產的繁殖系譜及記錄卡應清楚完整，繁殖方法合理；

③經遺傳檢測質量合格了。

（2）封閉群（closed colony）：在一定的群體內，五年以上不從外部引起新種進行自繁的動物群稱為封閉群。封閉群要求不以近交形式，也不與群外動物雜交。既保持其遺傳性狀的相對穩定，又避免近交衰退的出現。作為繁殖用的封閉群動物必須遺傳背景明確，來源清楚，有較完整的資料（包括種群名稱、來源、遺傳特點及主要生物學特性）。

（3）雜交群（hybrid stock）：是指一般任意交配繁殖的雜種動物。雜種群動物適應性強、生長周期短、繁殖率高、有旺盛的生命力，易于飼養，而且雜種動物比較經濟，在教學實驗中最常用。因雜種群動物遺傳變異大，實驗結果重復性差，故不適合用作研究實驗。

（4）突變系（mutation gallery）：是指遺傳基因發生突變而具有某種特殊性狀表型或有遺傳缺陷的動物，稱突變系動物。如侏儒、無毛、肥胖癥、肌萎縮、白內障、視網膜退化等。目前，已成為人類疾病模型的有貧血（anemia）、白內障（cataract）、侏儒（dwarf）、無毛（hair-

less）、色素性視網膜炎（retinitis pigmentosa）、各種神經麻痹（paralysis）、先天性畸形（congenital malformations）、腎異常（kidney anomalies）、椎骨脫臼癥（slipped disease）、上腭裂（Harelip and cleftpalate）等突變系。

2. 按微生物學分類　按微生物學質量控制的程度或根據微生物凈化程度分類，可分為五類：

（1）普通動物（conventional animals）：亦稱一級動物，在微生物學控制上要求最低的動物，它要求不攜帶人畜共患病和動物烈性傳染病的病原。因價格低，故教學實驗中常用之。

（2）清潔動物（clean animals）：亦稱二級動物，除普通動物應排除的病原外，不攜帶對動物危害大和對科學研究干擾大的病原。

（3）無特殊病原體動物（specific pathogen free animals）：亦稱三級動物，是指動物體內無特定的微生物和寄生蟲存在，但帶有非特定的微生物和寄生蟲的動物。此類動物應排除一、二級動物所排除的病原外，不攜帶主要潛在感染或條件致病和對科研實驗干擾大的病原。

（4）無菌動物（germ free animals）：是指在動物體內外的任何部位都檢不出一切生命體的動物。這類動物系在無菌條件下剖宮產出，又飼養在無菌、恒溫、恒濕的條件下，食品飲料等全部無菌。

（5）悉生動物 （gnotobiotes animals）：是指機體內帶著已知微生物的動物。此種動物原是無菌動物，系人為將指定微生物叢投給其體內，例如使大腸桿菌定居在無菌小鼠體內，在進行微生物檢查時僅能檢出大腸桿菌。

依據GB14922-2001《實驗動物微生物學等級及監測》劃分的實驗動物等級，并與寄生蟲學等級對應，將實驗小鼠和大鼠的微生物等級分為清潔級、無特定病原體級（SPF）和無菌級三個級別，普通級的實驗小鼠和大鼠原則上不再使用；豚鼠、地鼠和兔分為普通級、清潔級、SPF級和無菌級四個級別。犬和猴分為普通級和SPF級二個級別。

（二）特殊實驗動物（special experimental animals）

1. 轉基因動物（transgenic animals）　是指將已知的外源基因植入動物受體的生殖細胞或胚胎中，使動物受體的染色體基因組整合有外源基因并能遺傳給后代的動物。

轉基因動物技術（transgenic animal techniques）主要分為顯微注射技術、反轉錄病毒載體技術、胚胎干細胞（ES細胞）技術三種。

（1）顯微注射技術（Micro-injection techniques）：是用顯微注射方法將外源基因直接導入受精卵，再植入到受體的子宮，使其發育為轉基因動物。

（2）反轉錄病毒技術（Retrovirus techniques）：反轉錄病毒具有侵入宿主細胞并整合于細胞染色體DNA的能力。將插入有外源基因的反轉錄病毒載體DNA，通過輔助細胞包裝成高感染滴度的病毒顆粒，再感染桑葚期的胚胎細胞，隨后將胚胎導入子宮，可發育成攜帶外源基因的子代動物。

（3）胚胎干細胞技術（Embryonic stem cell techniques）：是將外源基因導入胚胎干細胞，在體外培養篩選后，通過顯微技術注射到囊腔中，再植入到受體的子宮內，使其發育為嵌合體的轉基因動物。該技術還是基因剔除技術（knockout）的重要組成部分。

基因剔除又稱基因敲除、基因打靶或基因定位突變，它是應用一段外源DNA，因其與ES細胞染色體上的一段序列具有高度的同源性。

利用同源重組技術使ES細胞帶有這段外源DNA，同時與外源DNA相對應的正常基因失活，把帶有外源DNA的ES細胞導入小鼠，建立基因剔除小鼠，來觀察與外源基因相對應的正常基因失活、不表達情況下會對動物個體產生哪些影響。

現在，將外源基因導入動物體已成為一項重要的基因工程技術。轉基因動物技術為建立人類遺傳病、病毒誘導性疾病的動物模型提供了新的有效途徑，并在培育動物新品系上提供了更理想的手段。同時，也被眾多的生物醫學領域的研究實驗所用，獲得了許多有價值的研究成果。

2. 克隆動物（clone animals）　是指通過無性繁殖方式而產生遺傳信息或生命單位完全相同的動物。根據核供體的來源不同可分為胚胎細胞克隆和體細胞克隆兩種。將供體細胞核植入去核的卵母細胞中，使后者不經過精子穿透等有性過程即可被激活、分裂并發育成個體，使得核供體的基因得到完全復制。

克隆技術在生物醫學領域和社會經濟效益方面的意義重大。克隆技術可用于人體器官移植、建立疾病的基因模型等，還可用于搶救瀕危動物，加快它們的繁殖，培育優秀、純種的動物。