《小鼠胚胎操作实验指南》第三版评介

—— Manipulating the mouse embryo:

a laboratory manual,3rd edition

 

作 者: Andras Nagy , Samuel Lunenfeld研究所

Marina Gertsenstein , Samuel Lunenfeld研究所

Kristina Vintersten , Samuel Lunenfeld研究所

Richard Behringer , 得克萨斯大学M. D. Anderson癌症研究中心

出版社:美国冷泉港实验室出版社

索书号: 59.118057/X7/2004/Y

藏书点:武大外教中心

 

1998年11月,威斯康星大学的汤姆生和约翰·霍普金斯大学的吉尔哈特教授分别在《科学》(Science,1998,Vol282:1145-1147)和《美国科学院论文集》(PNAS,1998,Vol95:13726-13731)上报道,他们用不同的方法获得了具有无限增殖和全能分化潜力的人胚胎干细胞。这一成就将会给移植治疗、药物发现及筛选、细胞及基因治疗和生物发育的基础研究等带来深远的影响,打开在体外生产所有类型的可供移植治疗的人体细胞、组织乃至器官的大门。因为从理论上讲,人胚胎干细胞具有全能性,在一定的诱导条件下,既可发育分化为感受和传导生物电信号的神经组织,也可分化为携带氧的血细胞,还可分化为提供血液循环动力的心肌细胞等等。但是,由于人胚胎干细胞来自具有发育成一个个体潜力的人胚胎,因而人胚胎干细胞的研究引发了一场伦理大辩论。有人担心,人胚胎干细胞的研究会导致医生刻意收集未出生胚胎的细胞,来满足其他病人治疗的需要,或者利用该项技术进行克隆人的研究,这可能会引发公众对科学的恐惧。

虽然牵涉到这场大规模的伦理大辩论,但是不可置疑的是,这些利用胚胎干细胞的实验方法必将拥有广阔的前景。事实上在当时,小鼠胚胎干细胞的研究已经在很多实验室得以实现。小鼠是遗传学、发育学研究的重要模式生物之一,在功能基因组和后基因组时代,在生物医学科研和生物技术药物开发过程中,小鼠胚胎操作具有不可替代的作用,其应用领域日趋扩大。《小鼠胚胎操作实验指南》就是在这场小鼠胚胎干细胞研究中出现并占有重要地位的一本实验手册。

在 1983年,通过核注射受精卵来产生转基因小鼠的实验方法刚刚诞生,远不及现在这么普及。胚胎干细胞系也是刚刚产生,并且它们的分化潜能和应用仍然在研究当中,同源重组在当时也依然只是个梦。更遗憾的是,大规模的小鼠遗传变异仅仅只是存在于少数先驱者的脑海之中。另外,分子水平上的小鼠胚胎学也还处在婴儿期。

回顾往事,我们很惊讶的发现我们已经在小鼠发育遗传学和分子胚胎学的领域里取得了多么巨大的进展。现在,我们已经拥有了巨大的资源——一个公共的带有注释的小鼠基因组。通过这个基因组,基因组和 cDNA克隆可以很轻易的在这个数据库里得到比对,而且在几天内就可以很轻松地预订到。任何基因都可以被导入生殖细胞株中或者任意变化。染色体也可以自由设计,活的胚胎组织也可以根据要求发出不同的荧光,胚胎和受精卵都可低温保藏,小鼠也可被克隆。

现在已经是研究小鼠遗传学和分子胚胎学的最佳时机。如今,无论是通过直接将 DNA注射到受精卵的方法,或是通过对胚胎干细胞(ESC)的遗传修饰,都能够操作小鼠的生殖株。大规模的遗传变异可以得到上千种的遗传突变体,而且并非所有的这些突变株都得通过培养来维持,因为小鼠的胚胎和受精卵都可以低温贮存。

由于小鼠发育遗传学和分子胚胎学领域的不断进步,这本《小鼠胚胎操作实验指南》的第三册才得以诞生,其主要目的是帮助世界各地的研究者能够更加轻松地进行小鼠发育遗传学和分子胚胎学的研究。

20年前,冷泉港实验室举办的分子小鼠胚胎学课程促成了这本实验手册的第一版的发行。从1986年第一版的发布以来,这本《小鼠胚胎操作实验指南》就被公认为哺乳动物胚胎操作技术的“圣经”。这本实验室必不可少的工具书的第三版是一本被一群新的作者所完全重新组织的版本。这本工具书提供了很多背景资料以及如何利用小鼠进行转基因试验和基因打靶实验。实验计划中包含动物,设备和试剂的详细介绍以及一步一步地详尽的操作步骤。全书主要集中介绍了体外培养,胚胎移植,外科步骤,嵌合体的形成,以及基因组变化的分析。第三版在第二版的基础上增加了克隆小鼠的实验步骤,胚胎干细胞的修饰,胞质内精子注射,以及胚胎的低温保藏。书中每一个实验方案都经过精心挑选和雕琢,严谨、准确、简洁、规范,国内尚没有能达到这一水准的同类书。

本书是冷泉港实验室出版社 Manipulating the mouse embryo:a laboratory manual的影印本,对小鼠的发育遗传学、胚胎学研究,小鼠发育,转基因小鼠、嵌合小鼠制备的普遍问题,移植后胚胎的复原、体外培养等方面的理论基础进行了翔实的阐述,并且对小鼠胚胎的一系列操作技术和方法进行了详细的说明,具有较大的实验指导意义。本书的版式设计侧重于方便读者使用,正文中穿插了丰富的图表作为实验设计的辅助说明,附录中还列出基本溶液、缓冲液的配方和配制方法,以及实验注意事项等。

出版本书的出版社来自美国冷泉港实验室( CSHL)。CSHL被称为世界生命科学的圣地与分子生物学的摇篮,名列世界上影响最大的十大研究学院榜首;还是国际生命科学的会议中心与培训基地。冷泉港实验室负责人沃森先生是DNA双螺旋结构图的发现者之一,诺贝尔奖得主,同时也是“国际人类基因组计划”的倡导者和实施者。冷泉港“DNA研习学校”是全球最有影响力的生命科学教育基地,冷泉港出版社因出版名家名著在全球享有盛誉。同时,其五种期刊具有非常高的影响因子,例如《基因与发育》一刊,影响因子为20.88。五种期刊均名列相应领域的前三名之列,都是相同生物领域的研究人员不可或缺的研究参考资料。1991年冷泉港出版社的《分子克隆实验指南》,被分子生物学工作者誉为“圣经”,而且时至今日,在绝大多数的分子生物学实验室里,仍然以这本书为重要的参考工具。

《小鼠胚胎操作实验指南》的作者并不是前两部的作者。但是相同的是,他们都是这个方面的专家。本书的四位编辑分别是 Andras Nagy,Marina Gertsenstein Kristina Vinters -ten和Richard Behringer,而且其中前三位属于同一个研究所,Samuel Lunenfeld Research Institute,其中第一位编辑是该研究所的高级研究员,他所在课题组的主要研究方向是利用小鼠胚胎的研究治疗人类疾病,而且在这方向上已经获得了相当的进展。

作为一本实验室的工具书,本书适合于从事发育生物学、细胞生物学、基因组学、遗传学、分子生物学、药物设计和开发以及功能基因组学研究的相关教学科研人员以及相关学科的本科生研究生参考使用。

 

目录:

1. 小鼠的发育遗传学和胚胎学:过去,现在和将来

2. 小鼠发育学简介

3. 转基因和嵌合体小鼠的生产

4. 待移植胚胎的体外培养

5. 分离,培养和移植胚胎的操作

6. 外科操作步骤

7. 转基因小鼠的生产

8. 来源于胚囊的干细胞系的分离和培养

9. 通过胚胎干细胞转基因操作以及基因组变异的载体设计

10. 外源DNA导入胚胎干细胞

11. 嵌合体的产生

12. 小鼠基因组变化和特殊序列的检测及结果分析

13. 单性生殖,前核转移和小鼠克隆

14. 协助繁殖:卵巢移植,体外繁殖,人工授精和胞质内精子注射

15. 小鼠的低温保藏,复育和运输

16. 可视化基因产品,细胞,组织和器官系统的技术

17. 建立一个微操作实验室

 

(生科院硕士研究生:戴 潮)