生物學家通過對選定的動物物種進行科學研究，用於揭示某種具有普遍規律的生命現象，此時，這種被選定的生物物種就是模式動物。
基本介紹
- 中文名：模式動物
- 外文名：Model Animal
- 解釋：用於揭示具有普遍規律的生命現象
- 作用：易於生化分析
產生背景,作用,
產生背景
在生命科學、人類醫藥和健康研究領域, 實驗動物在生命活動中的生理和病理過程, 與人類或異種動物都有很多相似之處, 並可互為參照, 一種動物的生命活動過程可以成為另一種動物或者人類的參照物；對一些難以在人身上進行的工作, 及一些數量很少的珍稀動物, 或一些因體型龐大、不易實施操作的動物種類, 採用取材容易、操作簡便的另一種動物來代替人類或原來的目標動物進行實驗研究, 這就是動物實驗。為了保證這些動物實驗更科學、準確和重複性好, 可以用各種方法把一些需要研究的生理或病理活動相對穩定地顯現在標準化的實驗動物身上,供實驗研究之用。這些標準化的實驗動物就稱之為模式動物。
作用
在生物科學的發展歷程中, 模式動物發揮了重要的作用。海膽等低等動物模型的出現催生了現代受精生物學、發育生物學；果蠅模型的建立大大推進了遺傳學和發育生物學的進展; 酵母和大腸桿菌作為生物模型為現代分子生物學和基因工程技術提供了施展的舞台; 線蟲模型對基礎和套用生物學產生了巨大的推動作用, 並直接導致了細胞凋亡現象的發現, 開創了一個當代生物醫學的全新領域。這些研究成果已經充分證明了模式動物在生命科學研究中的作用。目前,斑馬魚和非洲爪蟾是最常用的兩種模式低等脊椎動物。斑馬魚產卵量多、繁殖迅速、胚胎通體透明, 是進行胚胎髮育機理和基因組研究的好材料。非洲爪蟾的卵母細胞體積大、數量多, 易於顯微操作, 還可製成具有生物活性的無細胞體系, 易於生化分析, 在發育生物學研究中具有不可替代的作用。
模式動物在疾病研究方面的作用：
輔助研究發病機理
疾病對人類的健康和生存構成重大威脅，是世界各國面臨的最重要的社會問題之一。儘管科技和醫學已有了長足的進步和發展，但對於大多數遺傳性疾病的發病機理還知之甚少，因而無法進行根本上治療，只能採取減緩綜合症發生和減輕病人臨時痛苦的措施。幾乎所有的人類疾病都可以找到和遺傳相關的因素。所以遺傳性疾病不僅僅是指染色體突變造成特定缺陷表型可以從父代傳給子代，還可以指特定基因型的人群在不同環境中對特定病原體的易感性。以腫瘤為例，其形成不但和環境中的致癌物相關，還涉及癌基因和腫瘤抑制基因的突變或多態性。因此，建立人類重大疾病（如腫瘤和心血管疾病等）的動物模型，對分析疾病的發病機制，解答特定人群對某種疾病的易感性，及開發新型藥物開發有重要推動作用。
最佳動物模型--小鼠
在過去一個世紀的研究中，小鼠已經成為建立人類遺傳性疾病的動物模型的最佳實驗材料。小鼠的基因組改造技術成熟，且生理生化和發育過程和人類相似，基因組和人類90%同源，所以人類疾病的小鼠模型可以基本上真實模擬人類疾病的發病過程及對藥物的反應； 小鼠作為遺傳學研究材料的另一優勢還在於其基因組計畫已基本完成。基因組序列的大量信息為研究基因功能及其表達調控、胚胎髮育和人類疾病的分子機制提供了條件基礎和技術手段。運用現有的基因組序列和生物信息學分析，發展新型的基因組改造方法，並在隨機或定向突變的基礎上，在整體動物表型水平進行分析，是目前最流行和有效的功能基因組研究手段，而比較基因組學、發育生物學、醫學遺傳學等相關領域也在不斷融合而產生新的生長點。
利用小鼠等模式動物建立的疾病模型具有重大理論和運用價值。一方面，通過動物模型研究對基因功能和遺傳方式的分析已經成為推動了生命科學重大理論成果的主要動力。例如，果蠅的突變表型分析和小鼠相關基因功能研究直接導致了多細胞生物發育理論的基本框架的建立。另一方面，動物模型，特別是小鼠的疾病模型的深入研究將為生物醫藥技術產業帶來了巨大商機。幾乎所有新產生的小鼠模型，特別是心血管、代謝疾病及老年病等嚴重危害人類健康的重大疾病的動物模型都被申請了專利。以小鼠資源庫的最新研究成果為例，研究人員運用ENU誘變方法已經得到了30多種小鼠突變品系，其中包括白內障、耳聾、骨密度異常、肢體缺陷及毛髮異常等，克隆了部分相關突變基因，這些突變基因將為這些疾病的治療找到新的藥物靶點，同時這些模型可能可以用於新藥的篩選和開發。運用基因剔除技術，研究人員還建立了骨發育異常，胚胎髮育缺陷，血糖的調節異常，及免疫細胞分化缺陷等一系列突變小鼠模型，這些模型為發育缺陷類遺傳疾病、糖尿病、淋巴瘤等疾病的發病機制研究和藥物開發提供了基礎。
小鼠模型不能很好地模擬人類炎症疾病
數十年以來，在進行人體試驗之前，實驗小鼠模型一直被用於確認和測試候選藥物，但是一項研究發現這些模型不能準確地代表人類對炎症疾病的回響。Junhee Seok及其同事研究了創傷、燒傷和來自例如大腸桿菌等細菌的毒素是如何影響病人的遺傳應答的。這組作者然後將觀察到的模式與在小鼠模型中觀察到的模式進行了比較。這組作者確定了來自這些小鼠模型的模式與人類回響模式匹配得不好，以至於這些結果看上去像是隨機的。人類和小鼠的進化距離、小鼠對炎症刺激的顯著抵抗以及其他因素可能解釋了為什麼這些模型不能重現人類情境。這組作者呼籲在分子和遺傳層次上開展著重於人類生理學和疾病如何影響人類的生物醫學研究方法，而不是主要依靠小鼠模型。一個有前景的發現是，因為創傷、燒傷或其他疾病而遭受炎症的病人表現出了類似的遺傳應答，儘管造成這些疾病的原因截然不同而且這些病人接受了不同的療法。這組作者說，這些發現還提示針對多個截然不同的炎症疾病的藥物可能為大批病人帶來改良的療法。
基因功能仍待研究
