共享和归档GA小鼠
使用基因改变(GA)动物已经成为生物医学研究的主流,新的技术方法(如CRISPR/Cas9)加快了新的动物模型的开发速度。这在这些动物的生产、繁殖、维护和使用方面提出了科学、伦理和后勤问题,并在应用替换、减少和改良原则(3Rs)方面提出了挑战。
考虑到这一点,NC3Rs建立了一个工作组,包括育种、管理和归档蜂群的国际专家,以确定育种和蜂群管理的最佳实践。作为这一议程的一部分,RSPCA(与MRC、BBSRC和NC3Rs联合)最初于2009年编写的指导文件已得到更新,以反映当前GA品系归档和共享的最佳实践如何为减少和改进提供机会。
虽然有一个专注于小鼠,作为生物医学研究中使用最频繁的动物,本指南中的概念可以应用于所有普通目的繁殖的实验室物种.就本文件而言,存档的定义是冷冻(冷冻)胚胎或配子的储存,这种储存保存了遗传库存,并消除了将库存作为活体动物保存的需要。这些低温保存的资源通常是与其他科学家共享GA菌株的最佳手段,同时避免了与运输活体动物有关的福利问题。
本文档旨在提供当前最佳实践的概述,并包含关于每个主题的更多详细信息的全面资源列表。
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为什么要归档和共享资源?
归档应该成为每个机构GA育种/菌落管理计划的一部分,这不仅是为了优化本地的3Rs实践,也是为了促进共享GA品系,从而更广泛地扩大这些3Rs收益。
将小鼠品系存档有多种好处。这些包括:
- 减少在任何时候保持在货架上的GA菌株的数量,最大限度地减少使用的动物总数。
- 为环境灾害、疾病暴发、基因漂变、转基因沉默和育种失败等不利事件造成的有价值的种群或品系损失提供一定的保险。新利体育网页版
- 促进菌株共享,为减少动物使用提供进一步的机会,并尽量减少研究人员复制菌株或模型的需要。
- 通过运输冷冻保存的配子或胚胎来避免运输活体动物,从而改进菌株共享的过程。*
- 防止不必要地使用过渡(维护)菌落。
- 在适当使用时尽量减少品系内的遗传漂变,通过长期保持品系的遗传完整性,最大限度地提高数据的可重复性,并确保可共享的品系具有良好的特征。
- 避免在项目结束或项目需要快速关闭时浪费动物,例如由于人员短缺。这对于近交系菌落来说尤其如此,因为精子、胚胎和卵母细胞可以被低温保存,以供以后在一系列应用中使用(例如微注射、QC检测),除了品系恢复之外。
- 管理福利方面的压力;将菌株存档可以减少其作为活菌落维持的时间长度。
冷冻保存和维护费用因机构而异。然而,存档可以带来经济效益,避免或减少笼子和基因分型的成本,并减少维护动物所需的人力资源。
什么时候归档
机构需要制定一个全面的存档策略。在基因型和表现型鉴定后立即冷冻保存新菌株带来的好处包括:保护菌株不受控制的遗传漂变,防止育种、疾病或转基因沉默等问题。当建立一个群体时,可能会有繁殖出来的多余的小鼠不需要维持群体,这可能是一个适合用于低温保存的基因型(例如,归档纯合子群体建立过程中产生的杂合子)。
胚胎和精子都可以成功地冷冻保存,在常规的基础上相对容易地获得活菌株。是否冷冻保存胚胎或精子的决定取决于许多因素,包括菌株的繁殖性能、基因型复杂性、当地专业知识和专业设备的可用性。更多关于决定是否归档精子或胚胎的详细信息,可以在NC3Rs育种和种群管理资源的归档最佳实践页面中找到归档的最佳实践).关于不同物种的不同材料的冷冻保存方法的链接可以在附录2.
如果本地存储容量不受限制,所有独特的GA小鼠品系都应成为冷冻保存计划的一部分,包括携带相同基因组修饰但遗传背景不同的品系。来自独特菌株的组织和DNA也应该被存档,因为这些可以用于质量控制,并与未来几轮菌株恢复的材料进行比较。此外,它们可以用于解决之前的特定问题,或代替恢复。
在将重要菌株从货架上取下之前,确保菌株已经被低温保存(并检查质量控制是否充分),或者菌株在所需的背景中可以在其他地方获得(参见附录2对于在线存储库数据库)。
理想情况下,菌株应在以下检查点进行低温保存:
- 当一个新的GA菌株已经生成-归档一个新的菌株应该只发生在一个基本的等位基因质量控制已经执行(见归档的最佳实践),以确保获得所需的基因型。
- 当通过将不同的菌株杂交在一起产生新菌株时(如果需要一个复杂的育种计划来获得所需的菌株,也要考虑冷冻中间步骤)。
- 当一个菌株回交到一个特定的遗传背景上。
- 当耗尽时替换冷冻储存的库存。例如,解冻库存和刷新品系。
- 当一个菌落在很长一段时间内不被用于实验时,避免不必要的超时。
如何存档
有两种主要的方法来存档小鼠品系:内部存档或通过一个集中的设施存档,如欧洲小鼠突变体档案(EMMA)、动物资源和发展中心(CARD)或突变小鼠资源和研究中心(MMRRC)。内部设施将需要资金充足的资源和强有力的质量控制计划,以确保低温保存的胚胎和配子具有足够高的质量,能够持续恢复出生的活后代。所有这些需求都是集中式存储库的组成部分,储户通常可以免费获得这些存储库。当共享需求很高的GA鼠株时,集中存储库还消除了与设置频繁发货相关的负担。在英国,这些服务是由MRC哈维尔存档作为EMMA的UK节点。
中央集权的低温贮藏设施
集中的设施提供免费的胚胎和精子冷冻保存服务,加上长期储存,条件是存档的菌株可以提供给科学界。知识产权(IP)仍归发明人所有,如有必要,可以申请宽限期(例如EMMA的两年宽限期),这使调查人员可以在他们的数据发表之前防止分享他们的小鼠品系。集中式设施的一个例子是艾玛由遍布欧洲的16个档案中心组成。
内部低温贮藏设施
许多生产和培育GA小鼠的机构都有内部低温保存和储存设施,保留菌株供本地使用。为了充分实现低温保存的好处,重要的是要有效地管理当地的低温保存和存档设施。这包括专门的员工培训和严格的记录保存。
集中式设施雇用了熟悉最新技术和最佳做法的训练有素的工作人员。这些实验室的高吞吐量确保了工作人员在关键技能领域的能力。高水平的工作人员可以最大限度地减少使用的动物数量,以及特定的归档和再衍生程序对相关动物的影响和压力。
当第一次建立档案设施时,或当需要新的技能时,寻求培训和指导是必不可少的。国家储存库还充当优秀培训中心,举办胚胎处理、再植和低温保存技术课程。例如,一系列的冷冻保存课程是由欧洲艾玛的合作伙伴.
所有的档案设施都需要一个良好的目录系统,以确保档案的内容易于存取。库存记录应包括每个样本的唯一标识符、冷冻/解冻方法的详细信息、每根吸管或小瓶的内容物(即胚胎或精子)、提供胚胎/精子的动物的基因型以及所进行的质量控制测试的详细信息。记录应包括每一个小鼠品系的遗传信息,以确保未来的用户充分了解该品系是如何制造的,育种历史和当前的遗传背景,使用的基因分型方案,以及是否存在与该品系相关的育种或福利问题(见附录1而《老鼠护照》中描述的[1])。在菌种冷冻保存时收集这些细节将使再衍生和进一步育种的过程更加高效和可复制。
为避免混淆,应根据全球公认的标准化命名法对小鼠品系进行命名。国际小鼠标准化遗传命名委员会根据该领域的新发展定期审查和更新命名系统,例如CRISPR/Cas9基因编辑的出现。有关使用标准化命名法的进一步资料和建议,请参阅小鼠基因组信息学数据库该网站还保存了一份全面的清单已注册的等位基因,基因和菌株名称.
如何分享
很少有人会认为,公共资助的研究成果,比如GA菌株,不应该向更广泛的科学界开放,而且共享低温保存的材料可以避免运输活体动物带来的压力。然而,尽管归档相对简单,但是共享GA株存在着实际和感知上的障碍。其中一些是由资源驱动的,如工作人员时间、内部维护和传播冷冻储存的库存所涉成本以及保持记录和数据库更新的需要。
一个公认的障碍是需要保留知识产权。当档案在内部进行维护时,知识产权可以通过适当的材料转让协议(MTA)进行管理,并且在菌株共享之前检查MTA的条件。同样的保护也适用于使用集中设施,如EMMA。这些集中的服务确保了在菌株分发之前交换发起者的mta的完整执行副本。无论一个菌株最初提交时是否具有限制性访问权限,该机制都起作用,并确保所有受益权都被始作俑者保留。
共享的一个重要障碍是关于可共享内容的知识的传播。研究人员可以采取一系列步骤,以确保他们的GA菌株能够迅速、容易地进入更广泛的群体。这包括登记GA株和等位基因与MGI这也能确认原产实验室的身份。正如本文档前面所讨论的,将菌株存放在像EMMA这样的集中存储库中,可以使菌株免费冷冻保存,唯一的成本是运输动物或组织。
在共享小鼠品系时,为了促进可重复性研究,重要的是要完全更新小鼠通行证中包含的信息记录而且附录1).这也凸显了直接从集中式储存库获取菌株的好处,在集中式储存库中,遗传漂变更有可能得到控制,背景也更有特征。
集中存储库
的国际小鼠品系资源是一个伞形组织,旨在协调公共档案中心的档案和传播活动,提供与世界各地所有公共档案的联系。在英国,在内部设施内的机构所持有或存档的有关遗传基因毒株的信息可由在世界卫生组织注册的研究人员获得鼠标定位器网络.
英国鼠标定位网络
老鼠定位网络(MLN)是一种机制,通过该机制,可以识别和共享本地保存或存档的独特老鼠品系,减少福利方面的担忧和长途运输老鼠的成本[2].这个电子邮件网络的成功依赖于所有英国机构的参与,这些机构都有内部的GA菌株档案,以及每个机构的全面的本地可搜索菌株数据库,以便菌株可以很容易地定位,并且请求者对菌株的技术细节(例如,正确的突变,自上次回交以来的时间)有信心。其他国家也有类似的网络,如西班牙的Compartir [3.].
运输
在可能的情况下,GA菌株应作为新鲜或低温保存的胚胎或配子分发,以避免运输活小鼠,这有显著的福利问题。活鼠可在接收机构进行检疫,以保护现有种群的健康状况,并往往需要重新提取活鼠,以确保任何新引入的毒株在进入设施的主要饲养区之前是清洁的(例如,无特定病原体)。然而,其他因素确实会影响这一点,最佳的运输方式也将取决于动物需要旅行的距离、运输方式和机构接收活的、新鲜的或冷冻保存的库存的能力。如果无法避免活鼠的运输,则应根据LASA《实验室动物运输指南》(见附录2).
其他物种
虽然重点是小鼠,但该指南适用于所有常见的实验室动物物种,指南和知识库可用于大鼠、斑马鱼和非洲爪蟾蜍.利用胚胎和精子,或者两者来保存老鼠是可能的非洲爪蟾蜍斑马鱼可以作为精子存档。相关存储库的链接,包括关于命名的协议和指南,可以在附录2.
低温贮藏核对表
在冷冻保存和归档菌株时:
- 通过特定的基因分型试验确认菌株的基因改造,并在低温保存点对提供配子的小鼠(例如,雄性用于精子低温保存,雄性和雌性用于胚胎低温保存)进行重新基因分型。
- 更新小鼠护照,以包括低温保存材料的遗传背景和生成细节,链接到相关健康屏幕,并详细说明低温保存和解冻协议。
- 冷冻保存材料的质量控制(如培养到囊胚期,见归档的最佳实践).
- 为了安全起见,在两个或两个以上的地点(最好是不同的地点)储存低温储存的货物。
总结建议
GA菌株的归档和共享为减少和改进在菌落管理中使用动物提供了重要的机会。通过执行以下建议,可最大限度地实现这些目标:
- 归档应该成为每个机构育种和菌落管理计划的一部分,不仅是为了优化本地的还原和提纯实践,而且还有助于共享GA菌株,从而更广泛地扩大这些3Rs利益。
- 将新颖的GA小鼠品系作为低温保存的胚胎和/或精子存档,以便:
- 在意外事件发生时保障库存。新利体育网页版
- 从架子上移走未使用的种畜(避免有飞虱的菌落)。
- 减少遗传漂变。
- 促进共享。
- 避免运输活体动物。
- 潜在的成本最小化。
- 本地和/或集中归档GA库存在一个可访问的存储库中。
- 保持良好的库存存档记录附录1),包括:
- 目录:内容的目录
- 储存的信息(包括质量控制和低温保存协议)。
- 每株更新的老鼠护照,包含福利和科学信息。
- 适当时向MGI注册股票。
- 所有使用和/或创建GA株的机构都应通过英国老鼠定位网络或当地等效机构访问。
- 尽可能将GA菌株作为低温保存材料分发。
附录1
归档或共享GA小鼠品系时需要的信息列表
- 菌株名称(以下MGI指导,加上本地实验所名称)。
- 基因改变和使用的方法(包括基因和等位基因的MGI标识符)。
- 目前的遗传背景。
- 繁殖史(回交代数和/或兄弟姐妹交配数)。
基因改变的细节:
包括产生方法(如染色体异常、基因陷阱、诱导突变、自发突变、靶向突变、内切酶介导、未定义)。
如果相关和原始遗传背景,也应包括受影响的基因/等位基因/转基因、ES细胞系/诱变原/质粒结构(如果可能,应包括MGI标识符)。
- 表型包括福利问题和行为特征(例如,攻击性、母性行为,也包括控制福利影响的建议)。
- 基因改变小鼠纯合子的表型描述。
- 基因改变的杂合子或半合子小鼠的表型描述。
- 纯合子小鼠的生存能力。
- 纯合子、杂合子或半合子小鼠的生育能力。
- 说明是否可能/需要纯合子交配。
- 繁殖和繁殖的细节(繁殖策略,产仔的频率和大小,死亡率,繁殖寿命)。
- 畜牧业需求(如饮食、住房制度、环境条件、富裕程度)。
- 说明小鼠是否免疫功能低下。
- 可能影响育种的表型或福利问题的细节。
- 运行状况状态(为存档或共享而更新记录时的当前状态)。
- 菌株的基因分型方案细节(例如PCR方案,包括引物和反应细节,或其他方法,如Southern blotting)。
- 表型的细节(如皮毛颜色)。
- 如果菌株已被鉴定并发表,请参考文献。
- MTA的要求。
- 与品系相关的知识产权或专利。
- 菌株原产商的详细信息。
附录2
- 井DJet al。(2006)。评估转基因小鼠的福利。实验室动物40(2): 111 - 4。doi: 10.1258 / 002367706776318971
- Burgeon L和Rosewell I(2003)。Mouse locator-UK:英国学术转基因研究的网络工具。转基因Res12(5): 637。doi: 10.1023 /: 1025803132451
- Montoliu L(2009)。Compartir:一个分享转基因小鼠的西班牙学术网络倡议。转基因Res18(6): 829 - 30。doi: 10.1007 / s11248 - 009 - 9281 - 0
- 国际鼠种资源(IMSR)www.findmice.org
- 小鼠基因组信息学(MGI)www.informatics.jax.org
- 欧洲突变鼠档案(EMMA)www.infrafrontier.eu
- 鼠标定位网络(MLN)mouse-locator.crick.ac.uk
鼠标
- 日本理化研究所生物资源研究中心mus.brc.riken.jp / en /存款
- 加拿大小鼠突变库(CMMR)www.cmmr.ca
- 欧洲突变鼠档案(EMMA)www.infrafrontier.eu
- 动物资源发展中心card.medic.kumamoto-u.ac.jp /卡/英语/
- 突变鼠资源与研究中心www.mmrrc.org
- MRC哈维尔存档archive.har.mrc.ac.uk
老鼠
- 鼠类资源研究中心www.rrrc.us
- 国家大鼠生物资源计划(NBRP)www.anim.med.kyoto-u.ac.jp nbr
非洲爪蟾蜍
- 欧洲非洲爪蟾蜍资源中心(EXRC)www.xenopusresource.org
- 国家非洲爪蟾蜍资源(NXR)www.mbl.edu/xenopus
- 国家生物资源工程www.shigen.nig.ac.jp非洲爪蟾蜍/ top.jsp
斑马鱼
- 欧洲斑马鱼资源中心(EZRC)www.ezrc.kit.edu
- 中国斑马鱼资源中心en.zfish.cn
- 斑马鱼国际资源中心(ZIRC)www.zebrafish.org
确认
我们感谢所有的成员繁殖和种群管理工作小组感谢他们对本文档的贡献。我们感谢皇家防止虐待动物协会提供这篇文章的原始版本以及他们对更新版本的评论。