现代医学实验动物科学和比较医学研究教学提纲.ppt
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1、现代医学实验动物科学和比较医学研究前前言言1.实验动物科学与生命医学的发展实验动物科学与生命医学的发展是相辅相成的。是相辅相成的。2.无菌动物、近交系动物和免疫缺无菌动物、近交系动物和免疫缺陷动物培育成功是适应生命医学研陷动物培育成功是适应生命医学研究的需要而取得的成果,也是现代究的需要而取得的成果,也是现代实验动物科学得以确立的基础。实验动物科学得以确立的基础。3.以转基因动物、基因敲除动物和体细胞克隆以转基因动物、基因敲除动物和体细胞克隆动物培育成功为标志,现代实验动物学取得动物培育成功为标志,现代实验动物学取得前所未有的突破,极大地推动医学生命科学前所未有的突破,极大地推动医学生命科学的
2、进步。的进步。4.人类基因组测序已经完成,生命科学成为二人类基因组测序已经完成,生命科学成为二十一世纪的带头学科。应用比较医学的方法十一世纪的带头学科。应用比较医学的方法和手段对人和动物的基因功能进行比较研究,和手段对人和动物的基因功能进行比较研究,是促进医学生命科学发展的必由之路。是促进医学生命科学发展的必由之路。5.通过比较医学研究有助于了解生命的本质,通过比较医学研究有助于了解生命的本质,揭示遗传的奥秘,延缓衰老,战胜疾病。揭示遗传的奥秘,延缓衰老,战胜疾病。6.如何利用日新月异的生物高技术为如何利用日新月异的生物高技术为人类健康和发展服务?如何更科学地人类健康和发展服务?如何更科学地把
3、实验动物科学与临床医学紧密的结把实验动物科学与临床医学紧密的结合起来?比较医学应运而生,理所当合起来?比较医学应运而生,理所当然登上生命科学的舞台。然登上生命科学的舞台。一、关于比较医学一、关于比较医学1.什么是比较医学?什么是比较医学?是对人类和动物各种生命是对人类和动物各种生命现象特别是疾病表现进行类比研究现象特别是疾病表现进行类比研究的一门新兴学科。包括基础比较医的一门新兴学科。包括基础比较医学、临床比较医学和系统性比较医学、临床比较医学和系统性比较医学等。学等。1 1)早期比较医学:主要在组织、器官和整体)早期比较医学:主要在组织、器官和整体水平比较不同种系动物与人类之间的生理、病水平
4、比较不同种系动物与人类之间的生理、病理异同。理异同。2 2)近代比较医学:主要是应用人工培育的各)近代比较医学:主要是应用人工培育的各种实验动物(包括近交系、免疫缺陷以及无菌种实验动物(包括近交系、免疫缺陷以及无菌及悉生动物等)建立各种模拟人类疾病的动物及悉生动物等)建立各种模拟人类疾病的动物模型来进行研究。模型来进行研究。3 3)现代比较医学:在现代比较医学:在2020世纪末,以转基因、世纪末,以转基因、基因打靶和克隆技术培育成功基因工程动物基因打靶和克隆技术培育成功基因工程动物为标志,进入现代比较医学研究阶段。为标志,进入现代比较医学研究阶段。人类基因组测序已经完成,生命科学成人类基因组测
5、序已经完成,生命科学成为二十一世纪的带头学科。应用比较医学的为二十一世纪的带头学科。应用比较医学的方法和手段对人和动物的基因功能进行比较方法和手段对人和动物的基因功能进行比较研究,是促进医学生命科学发展的必由之路。研究,是促进医学生命科学发展的必由之路。现代实验动物科学技术改变了比较医学动物现代实验动物科学技术改变了比较医学动物模型建立模式模型建立模式 在比较医学研究中,通过传统的近交、回交等育种在比较医学研究中,通过传统的近交、回交等育种方法,可建立高血压、糖尿病等自发性动物模型及裸方法,可建立高血压、糖尿病等自发性动物模型及裸鼠、严重联合免疫缺陷小鼠等品系。鼠、严重联合免疫缺陷小鼠等品系。
6、但是,采用上述技术手段获得纯系需要花费很长时但是,采用上述技术手段获得纯系需要花费很长时间,并且这些动物模型建立是一个被动获得过程,而间,并且这些动物模型建立是一个被动获得过程,而且有很大的偶然性,受到种间壁垒的限制。且有很大的偶然性,受到种间壁垒的限制。转基因技术和基因敲除技术可实现对动物基因组的转基因技术和基因敲除技术可实现对动物基因组的改造和操纵,能够主动设计制备多种疾病的动物模型改造和操纵,能够主动设计制备多种疾病的动物模型即基因工程动物,利用这些模型研究疾病的发生发展即基因工程动物,利用这些模型研究疾病的发生发展机理和各种防治方案。机理和各种防治方案。现代实验动物科学技术打破了种间壁
7、垒,不同物种间可以进行遗传物质交换,实现了基因水平、细胞组织水平和整体水平研究的统一,为比较医学研究提供了广阔的空间和无限的可能性。2.通过动物实验进行比较医学研究促进医学发展的典型事例通过动物实验进行比较医学研究促进医学发展的典型事例年代年代发现发现人人发现发现所用所用动动物物BC384322亚亚里斯多德(里斯多德(Aristotle)比比较动较动物解剖和胚胎物解剖和胚胎鱼鱼、牛、羊、牛、羊1628哈哈维维(William Harvey)血液循血液循环环犬、蛙、蛇、犬、蛙、蛇、鱼鱼、蟹、蟹1665拉沃(拉沃(Lower)犬犬输输血研究血研究犬犬1792捷捷纳纳尔尔(Jennr)牛痘保牛痘保护
8、护人不生天花人不生天花牛牛1878科赫(科赫(Robert Koch)细细菌与疾病的关系(炭疽病、菌与疾病的关系(炭疽病、结结核)核)牛、羊、其它牛、羊、其它1880巴斯德(巴斯德(Louis Pasteur)细细菌致弱毒免疫菌致弱毒免疫鸟类鸟类1885巴斯德(巴斯德(Louis Pasteur)狂犬病疫苗狂犬病疫苗鸟类鸟类、家兔、家兔1890莱夫勒(莱夫勒(Loffler)白喉杆菌病、抗毒素治白喉杆菌病、抗毒素治疗疗豚鼠豚鼠1904巴甫洛夫(巴甫洛夫(Pavlov,IP.俄)俄)心心脏脏生理、消化生理高生理、消化生理高级级神神经经活活动动犬犬1921班廷(班廷(Banting,F.G.加)加
9、)胰胰岛岛素与糖尿病素与糖尿病犬犬1936洛伊(洛伊(Loewi,O.奥地利)奥地利)副交感神副交感神经经的神的神经经介介质为质为乙乙酰酰胆碱胆碱蛙蛙1968佩蒂路易斯佩蒂路易斯(Pantelouris)先天性无胸腺裸鼠先天性无胸腺裸鼠小鼠小鼠1980斯斯纳纳尔尔(Snell,G.D.美)美)动动物物组织组织相容性抗原相容性抗原小鼠小鼠1984科勒、米勒(科勒、米勒(Kohler,G.,Milstein,C.)单单克隆抗体技克隆抗体技术术小鼠小鼠1997威威尔尔穆特(穆特(Wilmut)用羊体用羊体细细胞克隆成功胞克隆成功“多莉多莉”羊羊绵绵羊羊 3.加强比较医学研究的目的意义加强比较医学研究
10、的目的意义结合医科院校的科研实际,为了提结合医科院校的科研实际,为了提升学科研究的水平和地位,发挥学科的升学科研究的水平和地位,发挥学科的固有优势,重现昔日古代医学和近代医固有优势,重现昔日古代医学和近代医学发展时期比较医学研究的辉煌业绩,学发展时期比较医学研究的辉煌业绩,我们就要认真思考实验动物科学的发展我们就要认真思考实验动物科学的发展方向,借鉴发达国家的先进观念和实践方向,借鉴发达国家的先进观念和实践经验,勇敢面对生命科学给我们提出的经验,勇敢面对生命科学给我们提出的挑战和机遇。加强比较医学研究是促进挑战和机遇。加强比较医学研究是促进学科建设的战略决策、也是推动生命医学科建设的战略决策、
11、也是推动生命医学科学研究的重大举措。学科学研究的重大举措。二、国外的比较医学发展概况二、国外的比较医学发展概况国外发达国家的医学院校大多设有规国外发达国家的医学院校大多设有规模相当大、水平相当高、设施和环境条模相当大、水平相当高、设施和环境条件非常现代化的比较医学研究所或比较件非常现代化的比较医学研究所或比较医学院(系)。医学院(系)。如美国斯坦福大学医学院、如美国斯坦福大学医学院、霍普金斯大学医学院、哈佛大学医学院、哥伦霍普金斯大学医学院、哈佛大学医学院、哥伦比亚大学生理外科学院、加利福尼亚大学、普比亚大学生理外科学院、加利福尼亚大学、普林斯顿大学、田纳西大学、剑桥大学、耶鲁大林斯顿大学、田
12、纳西大学、剑桥大学、耶鲁大学、马里兰大学、宾州大学等都设有比较医学学、马里兰大学、宾州大学等都设有比较医学系或比较医学研究所。系或比较医学研究所。耶鲁大学医学院比较医学系部门设置耶鲁大学医学院比较医学系部门设置1973年成为独立部门,包括动物资源中年成为独立部门,包括动物资源中心、动物医学部、病理学部、生物技术心、动物医学部、病理学部、生物技术部。部。国外比较医学发展的主要特点国外比较医学发展的主要特点 1.常规实验动物的供应和生产已主要由专业常规实验动物的供应和生产已主要由专业性的社会化公司来承担,医科大学和研究性的社会化公司来承担,医科大学和研究机构主要培育、研究各种转基因动物、基机构主要
13、培育、研究各种转基因动物、基因敲除动物和克隆动物。因敲除动物和克隆动物。2.紧紧围绕医学生命科学发展需要,在人类紧紧围绕医学生命科学发展需要,在人类疾病的动物模型复制方面加大研究力度,疾病的动物模型复制方面加大研究力度,利用各种先进的生命科学方法和生物技术利用各种先进的生命科学方法和生物技术手段开发理想的人类疾病动物模型。手段开发理想的人类疾病动物模型。3.适应后基因组时代功能基因组学和蛋白质组适应后基因组时代功能基因组学和蛋白质组学的发展形势学的发展形势,进行模式生物体系研究,开展许进行模式生物体系研究,开展许多生命科学基础研究,诸如生长、繁殖和发育多生命科学基础研究,诸如生长、繁殖和发育等
14、,探索生命的起源和生命的本质,以及遗传等,探索生命的起源和生命的本质,以及遗传的奥秘。的奥秘。4.开展比较医学专业教育、培训和服务工作开展比较医学专业教育、培训和服务工作.5.充分利用资源和学科优势,进行基因工程生充分利用资源和学科优势,进行基因工程生物产品的研发,利用动物器官作为生物反应器物产品的研发,利用动物器官作为生物反应器进行生物活性蛋白生产和生物医药开发。进行生物活性蛋白生产和生物医药开发。三、国内的比较医学发展概况三、国内的比较医学发展概况1.我国比较医学起步较晚,基础薄。我国比较医学起步较晚,基础薄。2.上世纪上世纪80年代初,徐兆光、刘瑞三教年代初,徐兆光、刘瑞三教授就编著出版
15、了授就编著出版了比较医学进展比较医学进展3.由于实验动物学科基础薄弱由于实验动物学科基础薄弱,限制了,限制了比较医学的发展。比较医学的发展。4.“只用十多年的时间就赶上了西方发达只用十多年的时间就赶上了西方发达国家半个多世纪的进程国家半个多世纪的进程”。国际国际实验动物科学学会主席实验动物科学学会主席5.我国的实验动物培育和人类疾病动物模我国的实验动物培育和人类疾病动物模型研究取得了显著的进步:成功培育无型研究取得了显著的进步:成功培育无菌兔和豚鼠、菌兔和豚鼠、SPF级鸡和猪;野生动物级鸡和猪;野生动物实验动物化(东方田鼠、长爪沙鼠、高实验动物化(东方田鼠、长爪沙鼠、高原鼠兔和树鼩原鼠兔和树鼩
16、);高血压大鼠、糖尿;高血压大鼠、糖尿病地鼠、白内障小鼠、高血脂小鼠等疾病地鼠、白内障小鼠、高血脂小鼠等疾病动物模型相继培育成功。病动物模型相继培育成功。6.转基因、基因敲除和克隆等先进生物技转基因、基因敲除和克隆等先进生物技术已被国内同行普遍掌握和广泛应用术已被国内同行普遍掌握和广泛应用7.比较医学在国内已得到相当的重视:比较医学在国内已得到相当的重视:具体标志:中国实验动物学会下设有比具体标志:中国实验动物学会下设有比较医学专业委员会;较医学专业委员会;中国实验动物学杂中国实验动物学杂志志改为改为中国比较医学杂志中国比较医学杂志;扬州大;扬州大学设立了比较医学系;重庆市成立了比较学设立了比
17、较医学系;重庆市成立了比较医学研究所;医学研究所;2004年第一部年第一部比较医学比较医学238万字专著问世;万字专著问世;2002年原第一军医大学年原第一军医大学(南方医科大学)开始招收比较医学方向(南方医科大学)开始招收比较医学方向的博士研究生,现已招收的博士研究生,现已招收3名;首都医科大名;首都医科大学正积极申请招收比较医学专业本科生。学正积极申请招收比较医学专业本科生。8.当前国内比较医学发展的当务之急当前国内比较医学发展的当务之急是进行资源整合,优化配置,进行专是进行资源整合,优化配置,进行专业化规范化建设,与国际社会接轨,业化规范化建设,与国际社会接轨,密切结合生命科学的重大问题
18、,做好密切结合生命科学的重大问题,做好基础创新工作,把比较医学办成医学基础创新工作,把比较医学办成医学生命科学不可或缺的重要组成部分。生命科学不可或缺的重要组成部分。四、我国比较医学发展初步设想四、我国比较医学发展初步设想有望取得突破的几个研究方向:有望取得突破的几个研究方向:1、转基因实验动物的开发与研究、转基因实验动物的开发与研究2、人类疾病动物模型的建立、人类疾病动物模型的建立3、畜禽、野生动物、水生动物的实验动物化研究、畜禽、野生动物、水生动物的实验动物化研究4、利用模式生物进行比较基因组学的研究、利用模式生物进行比较基因组学的研究1、转基因实验动物的开发与研究、转基因实验动物的开发与
19、研究(1)转基因动物的出现和发展对生命科)转基因动物的出现和发展对生命科学和医学的影响深远,可称之为生命科学和医学的影响深远,可称之为生命科学的一场革命。学的一场革命。(2)转基因技术应用于实验动物品种改)转基因技术应用于实验动物品种改良,可大大提高育种效率。良,可大大提高育种效率。(3)转基因技术用于建立生物反应器。)转基因技术用于建立生物反应器。用动物乳腺表达外源基因的主要种类用动物乳腺表达外源基因的主要种类产品类别产品类别举举列列血液产品血液产品第第8因子、第因子、第9因子、因子、C蛋白、凝血酶蛋白、凝血酶III、抗胰蛋白酶、血纤蛋白原抗胰蛋白酶、血纤蛋白原抗体抗体单克隆抗体单克隆抗体药
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