實(shí)驗(yàn)室玄學(xué)?不可不防的遺傳漂變
常哲學(xué):今天的我還是昨天的我嗎?
實(shí)驗(yàn)室玄學(xué):實(shí)驗(yàn)又失敗了,是我的問(wèn)題還是鼠的問(wèn)題?
偶然靈光一閃:我面前的這只鼠還是我預(yù)想的基因型的鼠嗎?
嗯~那你可能觸及了問(wèn)題的本質(zhì)。
何為“遺傳漂變”
世界的本質(zhì)是物質(zhì),物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的,而遺傳物質(zhì)也是在不斷的復(fù)制過(guò)程中的。運(yùn)動(dòng)就可能會(huì)發(fā)生意外,遺傳物質(zhì)也會(huì)發(fā)生自發(fā)突變。而在種群中,隨機(jī)出現(xiàn)的自發(fā)突變?cè)诜敝尺^(guò)程中,消失或逐漸固定,這一過(guò)程被稱之為基因遺傳漂變。一般情況下,族群的生物個(gè)體的數(shù)量越少,族群中基因就越容易發(fā)生遺傳漂變。它和選擇、突變、近親繁殖等等都是影響等位基因頻率的重要因素。
Fig.1 等位基因在種群中逐漸固定
“遺傳漂變”普遍存在
遺傳漂變?cè)诓煌男∈蠓N群中發(fā)生程度不同,但相當(dāng)普遍和頻繁。根據(jù) 100 多萬(wàn)只小鼠的毛色突變觀察結(jié)果,科研人員計(jì)算得到自發(fā)突變率為:每 1.8 代就可發(fā)生 1 個(gè)表型突變。在近交系小鼠種群中,這些突變有 25% 的可能性在群體中被固定下來(lái)?(即形成純合)。一般我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)的小鼠種群,數(shù)量都是相對(duì)較少的,在小種群中,遺傳漂變出現(xiàn)的概率就大大增加了(Fig.2)。
Fig.2 在小種群中發(fā)生的自發(fā)突變更加容易固定到種群中??(注:灰色表示野生型小鼠,淺藍(lán)色表示雜合小鼠,深藍(lán)色表示突變純合小鼠。)
如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,沒有注意到小鼠表型發(fā)生的變化,就有可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響,從而出現(xiàn)無(wú)法重復(fù)以往或者文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的問(wèn)題。例如,某實(shí)驗(yàn)室的親本近交系 C3H就曾在繁育中出現(xiàn)了兩個(gè)亞系,其中一個(gè)品系被發(fā)現(xiàn)對(duì)脂多糖(LPS)具有耐藥性,而另一品系仍然對(duì) LPS 敏感。后來(lái)發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)品系發(fā)生了Tlr4 第 2342 位核苷酸的 C 到 A的突變,如果這一突變沒有被發(fā)現(xiàn),那么這些品系得到的免疫學(xué)結(jié)論混雜,將對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性產(chǎn)生重大的影響。
如何避免遺傳漂變帶來(lái)的影響?
首先是要做好記錄,在小鼠飼養(yǎng)繁育過(guò)程中,及時(shí)用文字的方式記錄小鼠的來(lái)源(合格的小鼠供應(yīng)商對(duì)基因漂變有著嚴(yán)格的控制),基因型,繁育方式,代次,及時(shí)觀察小鼠表型,從而在實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠回溯小鼠的變化。
然而記錄本質(zhì)上并沒有解決遺傳漂變的問(wèn)題,那如何避免小鼠發(fā)生遺傳漂變呢?
我們終極策略是適時(shí)更新遺傳背景。一般來(lái)說(shuō),每5-10代更新小鼠的遺傳背景,就可以大大減小遺傳漂變發(fā)生的概率。
如何更新?首先我們?cè)谫?gòu)買小鼠后,應(yīng)對(duì)小鼠的遺傳物質(zhì)進(jìn)行冷凍,例如精子或胚胎。當(dāng)遺傳漂變發(fā)生時(shí),可以重新復(fù)蘇小鼠,更新小鼠品系。
其次,通過(guò)同適當(dāng)?shù)慕幌祷螂s交系進(jìn)行回交來(lái)“更新”品系的遺傳背景。為了性染色體的更新,需同時(shí)和雌鼠和雄鼠進(jìn)行交配。交配策略可見下圖:
Fig.3?小鼠回交策略
1. 用“可能發(fā)生漂變”鼠群中的純合雌鼠(藍(lán)色XX染色體)與野生型近交系雄鼠(紅色XY 染色體)進(jìn)行交配,得到均為雜合子的幼鼠 (N1)。
2. 在下一代繁育中,用一只N1雜合雄鼠(藍(lán)色X,紅色Y)與野生型近交系雌鼠(紅色 XX)交配,得到N2回交系。
3. 重復(fù)步驟2:用一只N2雜合雄鼠(現(xiàn)為紅色XY)并與近交系雌鼠(紅色XX)交配,以產(chǎn)生N3回交系。
4. 最后,讓N3雜合子的雌鼠和雄鼠(所有性染色體現(xiàn)在都已經(jīng)過(guò)“更新”,均為紅色)交配,使得有敲除位點(diǎn)的一對(duì)等位基因重新成為純合(圖中未顯示純合的未突變基因)。
最后,更為直接的方法就是重新購(gòu)買繁殖對(duì)啦,替換實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期使用的小鼠種群。
以上便是小鼠背景更新的3種方法,南模生物可提供小鼠精子或胚胎凍存,小鼠回交等服務(wù),如果您需要我們幫您控制遺傳漂變,請(qǐng)留言,我們的繁育專家,竭誠(chéng)為您服務(wù)。
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