主题：用现代分子生物技术可以制造出多基因病的动物模型吗？ -- chalet

刚才看到这么一份资料：《国家科技支撑计划重点项目——重大疾病动物模型和实验动物资源的标准化及评价体系的建立——课题申报指南》。刚要高兴，因为一个同学做过一个冠心病的很好的模型，准备给他转发，结果读了里面的东西，又郁闷起来，怎么要求是用这些现代分子技术呢？明明很多疾病是多基因病，而且涉及的基因都还没搞清楚，也就是说实际是一个异质性的症状群，如果用针对单个基因的办法来制作动物模型，就算制作得出来，那么这个模型有什么意义呢？对我们认识这个疾病能有多少帮助呢？

在下对此不是很了解，恳请熟悉疾病动物模型的河友解读一下。

对别的疾病不太了解，简单谈一下

⑶ 制备包括多种基于不同机制的I型和II型糖尿病和肥胖症等糖尿病/肥胖小鼠模型（不少于5个小鼠模型品系）；

我觉得现在糖尿病和肥胖研究的问题不是没有动物模型，而是有很多动物模型，但是其发病机制太复杂，没有完全搞清楚。我不知道继续研发新的动物模型意义何在？

现在招标所规定的技术也决定了新的模型同样解决不了这个问题，所以我也不知道研发的目的在哪里。

不能反映疾病真实情况的模型，要它干什么？

總的來說，在模式動物中建立的疾病模型還是有用的，尤其是循環系統疾病，腫瘤，和退行性疾病。如果研究者能將這些模式動物的病治好了，就有一些把握在臨床上測試這些治療方法。

但是我懷疑這個題目的創新型，以及3400萬是否能完成這個申請中提到的那麼多疾病模型。

幾個問題，

【1】怎麼做的問題。我感覺，這個申請書中提到的製作方法主要還是基於已知信息來建模型。比如alzheimer's disease(AD)模型，可能只是把現有的小鼠模型搬到豬身上，比如過表達APP基因。但是有一系列問題，比如豬的生長週期比小鼠長，再比如豬的行為學實驗怎麼做？用豬的好處在哪裡？這個申請書中沒有具體說。

【2】很多模型可以買到，為什麼要自己做？目的應當比較明確，自己做的可以拿來賣，要來的或者買來的只能做研究不能用於商業用途，但是這裡沒有或者少有創新性。

【3】如果想做大規模疾病模型，目前這種策略是不行的。比較好的策略是利用Retrotransposon（轉座子）隨機篩選。小鼠每生一代，就可能產生新的表型。但是這個策略需要配套完善的表型檢驗的措施。錢主要花在檢查老鼠的表型上。

【4】沒有配合遺傳背景的模型用處不大。有些疾病表型只發生在具有特定遺傳背景的個體中。建立這些模型，如果不考慮遺傳背景引入的相關信息，即便是有好的治療策略也未必能推廣用在人身上。

我的理解是，就如同中医所说的“同证异病”，用传统西医诊断标准诊断出来的疾病，有不少其发生背景是不同的（比如糖尿病现在已经发现了几个新的类型，而且还有可能增加），是由不同的内因在相同/不同外因作用下发生的，而动物模型是不可能完全模仿这些情况的。所以我怀疑制作模型的价值。

当然如果动物模型要解决的是下游的问题，比如说糖尿病的并发症，是不是还是有价值呢？这我就不知道了。

不要多想了，存在就是有道理的。以后医学研究是工科的一个分支，所以用模型说事是必然的。这方面脑神经研究的论文特别多，模型对错没有关系，关键是一个整体把握的思路，可以让很多杂乱的医学生理学实验结果能够自圆其说。慢慢改善和扩充，总有一天会逼近真相的。然后就是终极目标，人工复制这个机能并且应用到现实生活。

首先，如何知道一种疾病是多基因影响的。方法之一是从医院的病例样本中提取DNA，从中筛查突变，结果和正常人的样本对比。比如，筛查出基因A，在60%的病人中有突变，而正常人中只有10%有突变，因此得到结论基因A可能与这个疾病有关，但还有40%的病人基因A没有突变，或者病人的表型有轻有重，所以推测这个疾病是多基因控制的。

然后说说动物疾病模型，虽然筛查出基因A和这种疾病相关，但是否就是这个基因导致了这个疾病呢？就需要用到分子技术构建动物模型，比如把基因A敲除，或者把带点突变的基因A置换原来基因组中的基因。看看动物是不是也会得这个疾病。很多情况下，动物可能会有此疾病的一部分症状，这样可以比较肯定地说，基因A对此疾病有影响。但往往动物不会表现出这种疾病的全部表型，这就是一个模型的局限型。需要构建更多动物模型，比如敲除基因B，敲除基因C。一般一个动物模型只改变一个基因，这样有利于区分各种通路在一个疾病中的作用，也为治疗起了指示作用（有时候治疗只要干扰一个通路就可以取得效果）。如果想看多基因对这个疾病的影响，就让不同敲除的动物相互交配（这在研究中是很常用的策略）。得到的结果可能是叠加，减轻，或无显著影响等。这样就更明确的基因A，B介导的通路是独立的还是上下游关系。

动物模型很少有能够完全模拟人类疾病所有症状的，但对揭示下游的分子机制很重要，有了分子机制往往能够开发出药物，特异性抑制某一环节，疾病的症状就可能能得到缓解

解答了我的疑惑，谢谢！

不过对这个方法还是有疑虑：

如果要用这个方式来研究疾病，那么每个疾病都需要一个模型库，而且是发现/怀疑了哪个致病基因，就要造一个相应的模型（或者挑选人群中/患者中有一定比例的）。随着更多基因的发现，还要去造合并多个基因突变的模型。这个工程量不小。

但是在目前阶段，在这些多基因病中，携带明确异常基因的患者占到总体的比例高吗？应该不高。这些明确了基因背景的（实际也不见得明确，因为其他致病基因还没有明确，已发现基因与未发现基因的关系也是需要研究的）实际是这些多基因病中的一个个很小的亚型，对他们的研究能给整个疾病的研究带来多大帮助呢？

如果动物模型的用途确如您所说，我还是有点担心在目前这个阶段，是否已有必要开始这方面的研究，是否已经没有别的途径来研究了？

另外一点，我估计用这个思路来建动物模型，6000多万只是目前最初的投入，后期还要有不断的补充，总数可能会非常庞大。个人以为，与其用这种繁琐的方式来研究，不如把这些费用投入到预防及相关研究中，收益可能更大。

人体之复杂，是远远超出其他学科研究的对象的。所以研究的途径会非常的漫长。

其实我觉得这个方法不是不可行，就是抽丝剥茧的速度太慢，这个慢慢逼近真相的过程是不是太慢、成本太高。而且这条路一旦走下去，后期的投入可能没有止境。如果经费有限，是不是可以先不急着走这条路，可以先看看别的？

或者用一些技术做个通用模型，比如RNA干扰模仿体细胞突变（这个已经有了？），似乎没有必要每个疾病都做N个模型？

的确如此，这个工程量是很大的，凭借一个实验室或一个项目只能完成少数模型，目前世界上有成千上万的实验室用不同动物模型（小鼠，果蝇，斑马鱼，线虫...）进行某些基因突变的改造和研究，也有很多公司/技术平台，提供基因改造，建模的服务。

我想这里涉及到基础研究和临床应用的问题。我没有临床的经验，但根据我的理解，临床治疗只要一个方法能够减轻症状，就是好方法。而基础研究更关心症状背后的分子机制。

其实动物模型也有不进行基因改造，而通过饮食，药剂处理等方法造模的。比如用药物诱导出小鼠的肝癌模型，我用不同药剂喂小鼠，看看哪种药能够控制或者预防小鼠肝癌的发展（这可能是您说的预防及其他相关研究？）。这样寻找药物可以，但一方面有些大海捞针，另一方面可能对不同患者的疗效有大有小。

如果通过寻找导致这种疾病基因，一方面揭示背后的分子机制，这样可以有目的地设计小分子，抑制特定通路。另一方面，可能存在，A通路在病人A中起主要作用，B通路在病人B中起主要作用，通过化验或基因检测，可以针对性对病人进行治疗。我想这是未来治疗的走向，目前比如肿瘤治疗就有一定的应用。

所以我的看法是，虽然基础研究繁琐，结果不能很快投入应用，但不可或缺。

10多年前，我离开医院就是因为感觉临床上可以真正帮助到病人的手段太有限，但是经过这么长时间，特别是第一波生物技术泡沫的破灭，深感路途还很长。所以我觉得在中国当前，还是需要一个整体的评估，把临床的需求、培养科技力量的需要等都考虑进去。

当然也许这个6000多万的项目对国家来说，实际具有很好的成本效益，那就可喜可贺了。

一个感觉，假大空。看下来，我没明白这个项目到底想做什么，怎么做，他们为什么有这个能力做。这些他们宣称的疾病动物模型和国外已经存在了十几年的动物模型比到底好在哪里？另外还不明白这个项目中写的“RNAi转基因技术”是什么高新技术？我只听说过RNAi和转基因，这位创造出“RNAi转基因技术”的牛人是不是可以去得炸药奖了。

这些工作中的一部分说实话可能是美国NIH一些研究所十到20年的发展目标，不晓得他们只用3000万人民币可以做这些多事情？我倒是很感兴趣如果这笔钱批了，项目执行人5年后怎么做项目汇报。这个项目如果可以被批下来，我是真的对中国的科研审批体制丧失了信心

另外，此标书中反复提到要搞“知识产权”， 这一研究是商业性的？这一“知识产权”的拥有者是谁？ 这些鼠和猪的用户将可能是谁？如何赢利？

最先报道于2003年，以小鼠为模型

Nat Struct Biol. 2003 Feb;10(2):91-2.

Germline transmission of RNAi in mice.

Carmell MA, Zhang L, Conklin DS, Hannon GJ, Rosenquist TA.

值得注意的是，他们用传统转基因的方法转了一系列基因的shRNA,没有效果。后来他们选取了一个新基因Neil，用类似于基因打靶的流程ES，chimera,germline传递的方法得到了有RNA/蛋白knockdown效果的子代。

发明这个技术的是纽约SUNY的一个教授，之后他还成立了一个公司来推广这个技术。但问题是，第一这个技术专业说法不是RNAi转基因，而是叫体内RNAi或生殖细胞系双链RNA特异性表达的转基因动物模型。不要小看这些说法的区别，作为一个专业项目申请，如果连科学术语都搞不清楚，这种申请在美国NIH是直接被trash的，因为它反映出项目申请人本身根本就不知道他在做什么。

而是最重要的是行内对这个方法的争论是很大的，基本现在已经看不到这个方法的进一步应用了，不晓得这个项目为什么会采用这么一个有争议的办法。

为什么有争议?原因有二：

1. 传统基因敲除的办法比这个所谓的RNAi转基因更好，这种用lentivirus的办法的最大缺陷是后代得到转基因的比例相当低，耗时类似，但基因敲除可以得到更好的结果，而且RNAi的另一个问题是不能100%的抑制一个基因的表达。

2. RNAi最大的缺点是off-target，在培养细胞中用RNAi得到的数据都要花很多精力去证明效应的特异性，如果在整体动物内导入shRNA，对其结果的解释会更麻烦，这样的结果是很难发在一流的杂志上的。

对于这种不成熟的技术，如果实验室是先得到好的结果，再申请经费也就罢了，但如果实验还没做，就来要钱，那就是放空炮，他们估计连这个技术有什么问题都不清楚。