Sojevi laboratorijskih životinja, genetika standardizacija

Doc. Dr. sc. Domagoj Đikić Zavod za animalnu fiziologiju

Prirodoslovno matematički fakultet Sveučilište u Zagrebu

LABORATORIJSKI GLODAVCI I NASTANAK SOJEVA Razvoj sojeva laboratorijskih glodavaca (miš, štakor, zamorčići) i laboratorijskih zečeva započinje u prvim desetljećima 20 stoljeća. Ostale manje laboratorijske životinje koje se standardno upotrebljavaju u biomedicinskim istraživanjima (mačka, tvor, psi) standardiziraju se tek u drugoj polovici dvadesetog stoljeća, i to najčešće kao nesrođene uzgojne skupine u pojedinim istraživačkim centrima.

Većine današnjih definiranih linija i sojeva laboratorijskih miševa potječe iz 1909 godine od rasplodnih parova uzgajivača C.C. Little-a. Iz istih godina potječe i većina laboratorijskih štakora a porijeklo sojeva i rasplodnih linija može se pratiti od uzgojnih parova Wilhelmine Dunning. Sojeve laboratorijskih zamoraca razvijali su G.M. Romel i kasnije S. Wright od 1906 godine. Nekoliko sojeva ovih laboratorijskih glodavaca u upotrebi su i danas poput primjerice soja DBA. Određeni broj sojeva laboratorijskih miševa potjeće od uzgojnih i rasplodnih skupina koje su se krajem 19 i početkom 20 stoljeća uzgajali u Japanu i Kini. Primjerice Waltzing mice, su miševi koje se uzgajalo kao kućne ljubimce jer su imali mutaciju za poremećaj u srednjem uhu što se fenotipski očituje tako da se životinje vrte u krug dok se kreću. Uzgojem u srodstvu ovakvo se fenotipsko svojstvo ustalilo.

Geneološko stablo i kronologija nastanka sojeva laboratorijskih miševa može se naći na stranici (http://www.informatics.jax.org/mgihome/genealogy/).

GLAVNE SKUPINE SOJEVA: -temelj definicije soja je način sparivanja tijekom nekoliko generacija

Skupina genetički nedefiniranih sojeva

Skupina Genetički djelomično definiranih sojeva

Izogenični sojevi

Nesrođeni sojevi (engl. Outbreed stocks)

Mutanti iz nesrođenih sojeva (engl. Mutants on outbreed background)

Srođeni sojevi (engl. Inbreed strain)

Genetički heterogene skupine

Transgenični miševi iz nesrođenih sojeva (engl. Transgenes on an outbreed background)

Kongenični sojevi

Segregacijski hibridi (engl. Segregating hybrids)

Srođeni sojevi u nastanku Konsomični sojevi

Napredne križane linije (engl. Advanced intercross lines)

Klonovi i monozigotski blizanci

Rekombinantni srođeni i kongenični sojevi Transgenički i knockout sojevi stvoreni iz srođenih sojeva

SKUPINA GENETIČKI NEDEFINIRANIH SOJEVA Nesrođeni sojevi (engl. Outbreed stocks)

Nesrođeni sojevi su skupine genetički heterogenih životinja koji se održavaju kao zatvorene kolonije jedinki iste vrste u kojoj se vremenom učestalost alela i genotipova mijenja najviše do jedan posto po generaciji. Ne sparuju se u srodstvu a na taj se način osigurava veća heterozigotnost alela za pojedina svojstva.

Laboratorijski miš Laboratorijski štakor Laboratorijski zamorčić Swiss albino Wistar Dunkin-Hartley CFW Sprague-Dewly Pirbright-Hartley SC Long-Evans Hartley SKH-1 RNU

Neki najčešći nesrođeni sojevi

Po svojem genetičkom sastavu nesrođeni soj najbliži je onome što se smatra idealnom populacijom. To je zatvorena kolonija jedinki iste vrste u kojoj se vremenom ne mijenja učestalost alela i genotipova, odnosno mijenja se najviše jedan posto po generaciji. Da bi se taj uvjet zadovoljio, u prve četiri generacije životinje se sparuju nasumce, a nakon toga se, sparuju po posebnim protokolima. Prednost pri uzgoju nesrođenih sojeva je manji broj defektnih životinja u pojedinom leglu, veći reproduktivni fitness i vitalitet potomaka što u konačnici ima i manju cijenu jer je moguće za pojedini pokus u biomedicinskim istraživanjima osigurati veći broj životinja jednake dobi, težine i spola. Standardizirani nesrođeni sojevi često se upotrebljavaju za testiranje lijekova. Zato je važno da se u tim sojevima tijekom vremena bitno ne mijenja genetička ravnoteža. Ako se ravnoteža poremeti, ponovljeni rezultati ispitivanja istog pripravka mogu značajno odstupati od prethodnih rezultata

Prilikom uzgoja nesrođenih sojeva cilj je sprječavanje povećanja koeficijenta inbridinga. To se postiže protokolima sparivanja Jedinke pojedinog nesrođenog soja razlikuju se na nekoliko tisuća lokusa. Međutim, prema Hardy-Weinbergovom zakonu frekvencije pojedinih gena u populacijama takovih sojeva ostaju stalne. Promjene frekvencije gena u nesrođenom soju može se postići unošenjem novih jedinki u populaciju koja se postiže unosom novih jedinki u koloniju, ponekad i namjerno. Drugi način promjene frekvencije gena je nastankom spontanih mutacija iako je stopa nastanka spontanih mutacija relativno visoka (105-106 po lokusu). Ponekad se u pojedinom soju prakticira usmjerena selekcija odnosno namjerni odabir nekog poznatog fenotipskog svojstva.

Tablica. Protokol uzgoja nesrođenih sojeva za izbjegavanje povećanja koeficijenta inbridinga, sustav kombinira parne i neparne brojeve (Sparivanje prema Robertsonu)

• Ako kolonija ima 26 - 100 parova po generaciji, primjenjuje se sustav „sparivanja u krugu“ (uzima se ženka iz prvoga kaveza i mužjak iz drugoga kaveza, ženka iz drugoga kaveza i mužjak iz trećega itd.).

BROJ NOVOG KAVEZA

BROJ STAROG KAVEZA IZ KOJEG

JE MUŽJAK

BROJ STAROG KAVEZA IZ KOJEG

JE ŽENKA 1 1 2 2 3 4 3 5 6 4 7 8 5 9 10 6 11 12 7 2 1 8 4 3 9 6 5

10 8 7 11 10 9 12 12 11

BROJ NOVOG KAVEZA

BROJ STAROG KAVEZA IZ KOJEG

JE MUŽJAK

BROJ STAROG KAVEZA IZ KOJEG

JE ŽENKA 1 1 2 2 3 4 3 5 6 4 7 8 5 9 10 6 11 12 7 2 1 8 4 3 9 6 5

10 8 7 11 10 9 12 12 11

Robertsonov protokol ne može se primijeniti ako u pojedinoj generaciji ima manje od 13 parova. U tome slučaju nesrođeni soj više se ne može standardizirati. • Ako kolonija ima više od 100 parova po generaciji, sparivanje mužjaka i ženke vrši se nasumce. Unutar standardiziranog nesrođenog soja nesmije se vršiti progresivna selekcija, osim za reproduktivna svojstva.

Tablica. Protokol uzgoja nesrođenih sojeva za izbjegavanje povećanja koeficijenta inbridinga, sustav kombinira parne i neparne brojeve (Sparivanje prema Robertsonu)

Što je populacija manja, određeni alel će se brže izgubiti, odnosno fiksirati, a kad se to dogodi, više neće biti genetičkoga pomaka, osim ako se ne dogodi nova mutacija. Obilježavanje standardiziranog nesrođenog soja Standardizirani nesrođeni soj obilježava se tako da se na početak stavi oznaka ustanove koja soj uzgaja (prvo slovo je veliko, ostala su mala), zatim slijedi dvotočka pa oznaka soja (velika latinska slova), npr. Tif: MAG ili Irb:WISTAR.

Posebna skupina sojeva nesrođenih sojeva su HETEROGENI SOJEVI - Nastaju križanjem nekoliko genetski definiranih, najčešće srođenih sojeva koji se tijekom više (čak do 50) generacija međusobno križaju

HETEROGENI SOJ

Unutar svake pokusne skupine nesrođene životinje su genetički neujednačene i ne zna se pojedini genotip svake jedinke. Za utvrđivanje genotipa za pojedini alel od interesa potrebno je provesti genotipizaciju svakog pojedinog alela i jedinke u pokusu. Metode genetičke kontrole kvalitete za nesrođene sojeve nisu razvijene kao za srođene sojeve.

Poznat je veliki broj standardiziranih nesrođenih sojeva. .

Laboratorijski štakor OUTBREED SOJEVI Sprague-Dewly BDIX Copenhagen LEW-Long Evans FHH SHR BUF PCK F344 Dahl/SS WKY

Laboratorijski miš

Swiss albino

CFW

SC

SKH-1

Sprague Dawley® Outbred Rat Hsd:Sprague Dawley® SD® Porijeklom iz Sprague-Dawley Company, Madison, Wisconsin u 1925, potomci 6 albino ženki koje su nesrođenim uzgojem pretci svih današnjih životinja. Životinje ovog soja u Harlanu su izravni potomci ovih životinja.

Fenotipske osobine Boja krzna: Albino Najčešći nesrođeni soj životinja LEglo: 11.0 Mirni i neagresivni Izvrsne reproduktivne sposobnosti, Dobre majčinske osobine Research Use Toksikologija Starenje Onkologija Debljina Prehtrana i prirastr Nutrition Sve vrste istraživanja

Wistar Han® Outbred Rat Uzgojen u Zentralinstitute für Versuchstierzucht, Hannover. 1989. prenesen u Harlan Laboratories. 1993 standardizirana nomenklatura HsdHan:WIST. In 2004, Harlan acquired RCC Ltd. 2008 standardizirana nova linija (RccHan:WIST), a stara linija HsdHan:WIST se ukida. RccHan:WIST 156 breeding pairs in Hannover,

Fenotipske osobine Boja krzna: Albino leglo: 9.5 Docile disposition Najduža životna dob u usporedbi s drugim štakorima Brži prirast do 200 grama, niži troškovi održavanja Niska incidencija spontanih tumora Research Use Toksikologija Onkologija Teratologija Starenje Opći model

Laboratorijski zamorčić Nesrođeni sojevi

Također je poznat i jedan nesrođeni standardizirani soj zlatnog sirijskog hrčka i jedan standardizirani soj mongolskog gerbila koji su komercijalno dostupni u Charles Rivers Laboratories

Većina ostalih laboratorijskih životinja (primati, mačke, tvorovi i druge životinje) uzgajaju se u pojedinim biomedicinskim istraživačkim kolonijama ali ne postoji standardizacija poput one za miševe i štakore. Iako se za pojedine životinje koje se ponekad upotrebljavaju u biomedicinskim istraživanjima poput primjerice za pse ili svinje sa definiranjem pasmine koja se upotrebljava u pokusu može govoriti o relativno poznatim fenotipskim i genotipskim svojstvima za tu pasminu.

IZOGENI SOJEVI

To su sojevi u kojima je većina jedinki sa visokim koeficijentom inbridinga i jedinke su genetički uniformne tj. imaju visok stupanj homozigotnosti (nose iste kopije alela za pojedini gen). Srođeni sojevi (engl. Inbreed strain) Srođenim sojem smatra se soj koji nastaje sparivanjem u u bliskom srodstvu (incestuoznim sparivanjem brat X sestra) tijekom najmanje 20 generacija. Specijalni izogeni sojevi-Koizogeni, kongeni ili segregirajući srođeni sojevi U genetičkim istraživanjima poželjno je istražiti djelovanje pojedinoga gena a da se pri tome isključi djelovanje gena u pozadini. Idealan je slučaj kada postoje dva srođena soja koja se razlikuju samo u jednom genu.

• Srođivanje je posebna vrsta selektivnog sparivanja gdje se sparuju jedinke koje nose alel „identičan po porijeklu“. To je alel koji potječe samo s jednoga homolognog kromosoma zajedničkog pretka, a jedinke koje ga nose nazivaju se izogeničnima. Hardy-Weinbergova ravnoteža može se uočiti ako se sparivanje u populaciji događa nasumce, međutim srođivanje mijenja odnos genotipova u populaciji i to tako da se, iako se ne mijenja učestalost alela, smanjuje broj heterozigota, a povećava broj homozigota. Najbrži je gubitak heterozigota ako se populacija razmnožava samooplodnjom

generacija genotipovi % heterozigota

AA Aa aa

0. 100 100

1. 25 50 25 50

2. 25 + 12,5 25 25 + 12,5 25

3. 37,5 + 6,5 12,5 37,5 + 6,5 12,5

4. 43,75 + 3,125 6,25 43,75 + 3,125 6,25

5. 46,875 + 1,5625 3,125 46,875 + 1,5625 3,125 Smanjenje heterozigotnosti tijekom pet generacija samooplodnje (Stansfield 1969).

Ishodišni soj, i od njega nastali soj s mutacijom, nazivaju se koizogenim sojevima. Mutacija je mogla nastati spontano ili je mogla biti laboratorijski potaknuta -N-metil-N-nitrozourea (ENU), Trietilenemenamin (TEM), Metilnitrozourea (MNU), Dietilsulfat (DSU), Ciklofosfamid (CFU), dietilsulfid (DES) Koizogeni soj - uz naziv ishodišnoga soja iza crtice stavi se oznaka mutiranoga gena pisana kurzivom, npr. C3H/HeJ-md2J.

Koizogeni sojevi

Kongeni sojevi

Kongeni sojevi su životinje koje se razlikuju samo u jednom kromosomskom lokusu ili regiji i predstavljaju dragocjen model za proučavanje tog gena.

.

Kongeni srođeni sojevi dobivaju se uzastopnim sparivanjem unatrag, tijekom najmanje 10 generacija, između bazičnog soja i soja davaoca gena. Pri tome soj davalac gena ne mora biti srođen, za razliku od bazičnoga soja koji mora biti srođen

Kongeni sojevi Nalikuju koizogenima. Kongeni sojevi se međusobno razlikuju u jednome genu, koji se prenosi iz soja davaoca gena u bazični soj, no pri tome se ne može isključiti da je u bazični soj, sa željenim genom, prenesen i blisko vezan odsječak kromosoma, tj. da je preneseno i nekoliko blisko vezanih gena. Kongeni sojevi obilježavaju se složenom oznakom koja se sastoji od triju dijelova. Prvo se navodi skraćena oznaka bazičnoga soja, točka, pa skraćeni naziva soja davaoca gena, crtica, pa oznaka unesenog alela, pisana kurzivom (npr. B6.AK- H-2k).

Konsomični sojevi To su sojevi nastali križanjem unatrag između dva roditeljska soja, s time da se prenosi cijeli kromosom iz soja davaoca u bazični soj. U miševa panel konsomičnih sojeva sastoji se od 21 soja (u 19 sojeva zamijenjen je po jedan autosom, zatim X i Y kromosom). Oznaka za konsomični soj sastoji se od naziva soja primaoca kromosoma, crtice, oznake kromosoma i oznake soja davaoca kromosoma, npr. SHR-YBN.

Rekombinantni sojevi U seriji rekombiniranih sojeva aleli na svim lokusima potječu od samo dvaju roditeljskih sojeva, ali je raspored tih alela na kromosomima izmiješan, tako da se dobivaju nove kombinacije alela roditeljskih sojeva Za razliku od križanaca generacije F2, kod kojih je došlo samo jednom do pregrupiranja roditeljskih alela, u potomaka RI sojeva aleli se pregrupiraju još tijekom generacija srođivanja, dok se na kraju ne fiksiraju.

Rekombinantni sojevi

Jedinke unutar svakog RI soja su homozigotne i identične, ali se sojevi međusobno razlikuju prema raspodjeli alela roditeljskih sojeva. Svaki RI soj ima svoj genetički profil, a uspoređivanjem RI sojeva može se odrediti kako su aleli raspoređeni (engl. strain distribution pattern). Rekombinirani sojevi najčešće se podudaraju u alelima gena koji su na kromosomu blisko vezani, ali se ne podudaraju u alelima koji su na kromosomu udaljeni ili se nalaze na različitim kromosomima. RI sojevi omogućili su otkrivanje grupa vezanih gena i raščlanjivanje kompleksnih lokusa.

Rekombinantni sojevi dobivaju se iz prvotnog sparivanja dvaju različitih srođenih sojeva, zatim se križanci F1 pare međusobno, a od F2 generacije parovi se razdvajaju i u narednih 20 generacija njihovi potomci se pare „brat x sestra“

Rekombinantni sojevi

Nazivi rekombiniranih srođenih sojeva sastoje se od kratica naziva roditeljskih sojeva. Prvo je oznaka majčina, a zatim očeva soja, a između njih stavlja se, bez međuprostora, veliko slovo X. Primjerice, CXB je oznaka za skupinu rekombiniranih srođenih sojeva koji su nastali križanjem ženke soja BALB/c (kratica C) i mužjaka soja C57BL (kratica B). Svaki pojedini soj unutar serije označava se drugim brojem (CXB2, CXB3 itd.), a radi jasnoće dodani broj može biti odvojen crticom (BNXC3N-1, BNXC3N-2 itd.).

Segregirajući srođeni soj Soj u kojemu je jedan lokus heterozigotan. Heterozigotnost se namjerno održava tako da se za rasplod koriste samo heterozigotne jedinke. Takvo rasplođivanje koristi se ako je jedan alel letalan ili izaziva sterilnost. U segregirajućem srođenom soju stalno nastaju heterozigoti za određeni alel i homozigoti koji taj alel nemaju. Segregirajući srođeni soj obilježava se kao i drugi srođeni sojevi, s time da se iza crtice navede +/ i naziv mutiranog alela, npr. C3H/N (- /+) Wv.

Kada se jednom uzgoji, srođeni soj je genetički stabilan, međutim vremenom se mogu pokazati i promjene. Ako je soj razdvojen u više grana, a među njima se javljaju ili bi se mogle javiti razlike, govori se o podsojevima. Razlike se javljaju zbog fiksiranja različitih alela koji potječu od heterozigotnosti zaostale nakon 20. generacije srođivanja ili radi nakupljanja novih mutacija. Podsojevima istoga soja smatraju se: - grane odvojene između 20. i 40. generacije srođivanja; - grane koje su međusobno udaljene 20 ili više generacija od zajedničkoga pretka; - grane u kojima je uočena razlika u genima.

Pravila za obilježavanje srođenog soja Srođeni soj obilježava se veliki latinskim slovima (npr. A, CBA) ili slovima i brojevima, s time da je na početku oznake veliko slovo (npr. C3H, C57BL). Izuzetak mogu biti stariji sojevi (npr. 129P1/J). Naziv soja treba biti što kraći i jedinstven (tj. novome soju ne smije se dati oznaka postojećega soja objavljena u listi nazivlja). Ukoliko se sojevi razdvajaju prije dvadesete generacije srođivanja, tada se smatraju srodnim sojevima pa im se daju oznake koje ističu njihovu srodnost (npr. NZB, NZC, NZO, C57BL, C58, C10).

Podsoj se obilježava tako da se nazivu soja iza kose crte pridruži kratica laboratorija u kojemu je podsoj uzgojen (npr. C57BL/GoHCro). I zuzetak su oznake BALB/c, DBA/1 i DBA/2 jer ne označavaju podsojeve, nego različite sojeve. Ponekad se uz oznaku srođenog soja u zagradi navodi broj generacija srođivanja, npr. ACI/N (F159). Ako nije poznat početni broj generacija srođivanja, oznaka je npr. C3H/HeJ-ruf (F?+25). P Pravila za obilježavanje srođenih sojeva miševa donosi i nadzire Međunarodni komitet za standardiziranu nomenklaturu miševa, a podaci se mogu naći na web stranici: http://www. informatics.jax.org.

Testovi za kontrolu genetičke čistoće srođenog soja Postoji veći broj testova pomoću kojih se utvrđuje jesu li jedinke srođenog soja genetički identične. • Presađivanje transplantata kože između pripadnika istoga soja. Geni koji određuju tkivnu podudarnost prisutni su na gotovo svim kromosomima pa je prihvaćanje transplanta kože, tijekom 100 dana, pokazatelj genetičke stabilnosti soja. • Križanjem pripadnika istoga soja moguće je pratiti postoji li segregacija gena za boju krzna. U srođenom soju svi potomci imaju istu boju krzna, a pojava druge boje znači da je došlo do genetičke promjene. • Testiranjem biokemijskih obilježja (izoenzima) u električnome polju

• Ispitivanjem imunoloških obilježja na površini limfocita, testom citotoksičnosti pomoću antiseruma i komplementa ili reakcijom limfocita u miješanoj limfocitnoj kulturi, moguće je utvrditi imaju li sve jedinke u soju iste antigene. • Utvrđivanjem razlika u dužini restrikcijskih odsječaka molekule DNA može se ispitati genetička identičnost pripadnika istoga soja (RFLP). • Analizom SNP (Single nucleotide polymorphism)

http://snpcenter.grcf.jhmi.edu/mouse_genotyping.html

b-Galactosidase (LacZ) 5’ primer GTT GCA GTG CAC GGC AGA TAC ACT TGC TGA 3’ primer GCC ACT GGT GTG GGC CAT AAT TCA ATT CGC 389 base pair amplimer cre-recombinase 5’ primer GCA TTA CCG GTC GAT GCA ACG AGT GAT GAG 3’ primer GAG TGA ACG AAC CTG GTC GAA ATC AGT GCG 408 base pair amplimer CFP These primers amplify the Clontech enhanced CFP. 5’ primer GCA GCA CGA CTT CTT CAA GTC CGC CAT GCC 3’ primer GTG GCG GAT CTT GAA GTT GGC CTT GAT GCC 271 base pair amplimer neomycin phosphotransferase 5’ primer TGC TCC TGC CGA GAA AGT ATC CAT CAT GGC 3’ primer CGC CAA GCT CTT CAG CAA TAT CAC GGG TAG 380 base pair amplimer SRY (male-specific) SRY F : TTG TCT AGA GAG CAT GGA GGG CCA TGT CAA SRY R : CCA CTC CTC TGT GAC ACT TTA GCC CTC CGA 273 base pair amplimer tTA (tet-on) 5’ primer AGCTTGGTGTAGAGCAGCCTACACTGTATT 3’ primer GCTCCATTGCGATGACTTAGTAAAGCACAT 193 base pair amplimer

dsRED 5’ primer GTA ATG CAG AAG AAG ACT ATG GGC TGG GAG 3’ primer ATG TCC AGC TTG GAG TCC ACG TAG TAG TAG 200 base pair amplimer Fabpi-200 These primers are used as internal controls, and are included in reactions with other primers. They amplify a sequence from the intestinal fatty acid binding protein gene. There are two sets of Fabpi primers one for a 200 base pair amplimer and one for a 500 base pair amplimer. 5’ primer TGG ACA GGA CTG GAC CTC TGC TTT CCT AGA 3. primer TAG AGC TTT GCC ACA TCA CAG GTC ATT CAG 194 base pair amplimer Fabpi-500 These primers are used as internal controls, and are included in reactions with other primers. They amplify a sequence from the intestinal fatty acid binding protein gene. There are two sets of Fabpi primers one for a 200 base pair amplimer and one for a 500 base pair amplimer. 5’ primer CCT CCG GAG AGC AGC GAT TAA AAG TGT CAG 3. primer TAG AGC TTT GCC ACA TCA CAG GTC ATT CAG 466 base pair amplimer flp recombinase 5’ primer GTC CAC TCC CAG GTC CAA CTG CAG CCC AAG 3. primer CGC TAA AGA AGT ATA TGT GCC TAC TAA CGC 741 base pair amplimer GFP/BFP/YFP These primers amplify the Clontech enhanced GFP, BFP, and YFP. 5’ primer GCA CGA CTT CTT CAA GTC CGC CAT GCC 3’ primer GCG GAT CTT GAA GTT CAC CTT GAT GCC 280 base pair amplimer

PCR Genotyping Primer Pairs - cre, CFP, lacZ, diptheria, dsRed, FABpi, flp, GFP, HGH, luciferase, tTA, neomycin and SRY.

http://jem.rupress.org/content/suppl/2010/09/12/jem.20092401.DC1/JEM_20092401_TableS1.pdf

http://www.informatics.jax.org/searches/allele_form.shtml

http://www.informatics.jax.org/javawi2/servlet/WIFetch?page=snpQF

A A/ He A/J A/WySn

Visoka pojavnost tumora mliječne žlijezde, Osjetljivost pluća na induciranu mutagenezu i kancerogenezu

AKR AKR/J AKR/N AKR/Cum

Visoka pojavnost leukemija (Thy 1.2 alel u AKR/Cum, i Thy 1.1 alel u drugim podsojevima (ovi geni kodiraju površinske proteine stanica T)

A/J Inbred Mice Potječe od uzgajivača G.D. Searle od 1978 u Harlanu.

Fenotipske osobine Boja krzna: Albino Visoka podložnost nastanku adenoma pluća- spontanih ili induciranih kemikalijama Podložnost nastanku različitih razvojnih malformacija (indukcija kortizonom) U kasnijoj dobi razvijaju poremećaj u fiziologiji neutrofila i makrofaga i razvijaju mišićnu distrofiju Mutacija u Cdh23ahl alelu izaziva degeneraciju kinocita u uhu u ranijoj dobi (od 30 dana do 9 tjedana ), postanu gluhi 95% ženki razvijaju abnormalnost u mlječnim žlijezdama Research Use Teratogeneza Mutageneza Kancerogeneza Posebice važan model u istraživanju plućnih bolesti Rezistentni na inzulinjsku rezistenciju, dijabetes, debljinu, aterosklerozu

AKRJ Koriste se u istraživanju leukemije jer u odrasloj dobi 60-90% životinja razvija leukemiju. U imunologiji se koriste kao izvor Thy1.1 (theta AKR) antigena. Viremični su od rođenja, eksprimiraju AKR retrovirus u svim tkivima Posjeduju mutaciju na hair interior defect (hid), razvijaju mikroskopske lezije u dlakama Sadrže i mutaciju za gen za sterol O-acyltransferase 1 (Soat1) pa imaju usporen metabolizam kolesterola i derivata kolesterola, rezistentni su na hiperlipidemiju uzrokovanu prehranom sa visokom količinom lipida Rezistentni na nakupljanje kolesterola i aterosklerozu Rezistentni na mortalitet uzrokovan otrovanjima Razvijaju abnormalnosti u nadbubrežnoj žlijezdi Povečan broj mitohondrija u kortikalniom stanicama Karakteriziran hiperplazijom timusa

AKRJ Porijeklo Rockefeller Institute,

BALB/c

BALB/cj BALB/cAnN BALB/cBy

Osjetljivi na zračenje Uporaba u tehnologiji svaranja hibridoma Mnoge mijeloidne stanične linije su proizvedene u ovim miševima

Fenotipske osobine Boja krzna: Albino Leglo: 6.0 Haplotype: H-2d

Upotreba Kardiovaskularne bolesti Proizvodnja monoklonskih protutijela Toksikologija Dendriti u hipokampusu abnormalni, neuralna migracija

C57BL/6 C57BL/6J C57BL/6By C57BL/6N

Visoka pojavnost hepatoma (tumor jetre) poslije zračenja Visoka aktivnost komplementa

C57BL/10 C57BL/10J C57BL/10ScSn C57BL/10N

Bliski s C57BL/6 ali se razlikuju u najmanje 2 lokusa Česti partner u pripremi kongenični miševa

C57BR C57BR/cdj Učestali tumori hipofize i jetre Rezistentan na x-zračenje

C57L C57L/J C57LN

Osjetljivi na eksperimentalni autoimuni encefalomijelitis (EAE) Visoka frekvencija tumora hipofize i stanica mrežnice

C58 C58/J C58/LwN

Visoka pojavnost leukemija

Fenotipske osobine Boja krzna: Black Leglo: U.S.: 6.0 EU: 6.5 Haplotype: H-2b Najčešći srođeni soj miša Podloga za transgene i knockout Niska pojavnost spontanih tumora Visoka pojavnost alkoholizma Hidrocefalus Slabija kontraktilnost srca Gubitak sluha u poodmakloj dobi Upotreba Debljina Hiperkolesteremija Starenje Toksikologija Kardiovaskularne bolesti Superovulacija Ponašanje učenje pamćenje Imunologija Ovisnosti – Droga Alkohol U metaboličkim istraživanjima model podložan debljini, dijabetesu, razvoju ateroskleroze poremećajima u lipidima. Dobro učenje i pamćenje – neurofiziologija Najniža gustoća kostiju Gluhoća - Age related hearing loss 1 (Ahl) gen , Visoka osjetljivost na ksenobiotike - mortalitet

Porijeklo iz 1974, Jackson Laboratory, Maine

Illumina Mouse Medium Density Linkage Mapping 1,449 single nucleotide polymorphisms (SNPs), C57BL/6- Harlan, Jax, Arc-se ne razlikuju Ostali C sojevi se razlikuju u samo 12 SNP

CBA CBA/J CBAH CBA/N

Gen (rd) uzrokuje oštećenje retine u CBA/J Gen (xid) uzrokuje imunodeficijenciju vezano za X kromosom u CBA/N miševa

C3H C3H/He C3H/HeJ C3H/HeN

Gen (rd) uzrokuje oštećenje retine Visoka pojavnost tumora mliječne žlijezde u mnogim podsojevima (nositelji virusa koji prouzrokuje tumor mliječne žlijezde, prijenos preko mlijeka majke u potomstvo

CBA/J Inbred Mice CBA/J uzgajan je originalno u Jackson Laboratories, Bar Harbor i National Cancer Institute, Frederick, Maryland, in 1983. a od 1987 u Harlanu

Fenotipske osobine Coat: Agouti Leglo: 4.0 Haplotype: H-2k Nosi mutaciju za retinalnu degradaciju(Pde6brd1) Vrlo osjetljiv na zračenje Gubitak sluha nakon izlaganja visokim frekvencijama Razvijaju deficijenciju egzokrinog pankreasa u kasnijij dobi Upotreba Ovaj soj miša najprihvačeniji je model za istraživanje alergenosti (Local Lymph Node Assay) Prije se upotrebljavao za modele radijacijskih kimera Imunologija Toksikologija General purpose

CBA/Ca Inbred Mice

Podložan degeneraciji retine Pde6brd1 Visoka osjetljivost i mortalitet uzrokovan izlaganjem ksenobioticima Visoka incidencija nastanka hepatoma nakon izlaganja ksenobioticima Otporni na aterosklerozne lezije inducirane visoko-kolesterolnom prehranom Razvijaju alopeciju s 12-18 mjeseci , transplantacijom takve kože sa starijih na mlađe jedinke inducira se alopecija i u mlađih Smanjenena aktivnost ALT u serumu

DBA/1 DBA/1J DBA/1N

Visoka pojavnost tumora mliječne žlijezde

DBA/2 DBA/2J DBA/2N

Slabi imunosni odgovor na neke antigene Slabi imunosni odgovor na pneumokokne polisaharide tipa III

Fenotipske osobine Boja krzna : Dilute brown, non-agouti Leglo : 4.5 Haplotype: H-2d Soj je podložan nastanku audigenih epileptičnih napada Do tri mjeseca potpuni gubitak sluha Kalcifikacija u stanicama miokarda i testisa Promjene u oku koje nalikuju nasljednom glaukomu u ljudi Sa 6 mjeseci nastaje stanjenje irisa

DBA/1 i DBA/2 Inbred Mice Najstariji srođeni sojevi

Relationships of inbred mouse strains. (a) A phylogenetic tree based on the fraction of allelic differences across 12,473 loci between inbred mouse strains.

PRIMJERI NEKIH SPECIJALNIH SOJEVA

Characteristics Coat: Albino Litter Average: 7 The nu allele on chromosome 11 is an autosomal recessive mutation Dysfunctional rudimentary thymus Phenotypically hairless (sparse, intermittent hair growth possible) T-cell deficient B-cells function normal No generation of cytotoxic effector cells No graft versus host response Foxn1nu/Foxn1+ heterogygotes do not show partial expression of the nu phenotype Research Use Oncology Transplantation Tumor cell growth Immunology Autoimmune disease Antibody production Sentinel model - Heterozygous Hsd:Athymic Nude-Foxn1nu/Foxn1+

Athymic Nude Mice This nude mouse was derived from a nucleus colony obtained from the National Institutes of Health, Bethesda, Maryland. This immunodeficient model was originally thought to be a Balb/c congenic, but was later reported by NCI to be outbred.

SROĐENI SOJEVI ŠTAKORA

Fischer 344 Inbred Rat Strains F344/NHsd F344/NCrHsd Porijeklo: Uzgajivač Fischer prodaje matično leglo Institutu za Istraživanje raka, Columbia University. Od 1920 stabilan inbreed soj razvijan dalje u National Institutes of Health, Bethesda, Maryland.

Fenotipske osobine Boja krzna: Albino Leglo: 7.5 Haplotype: RT1lv1 Hidrocefalus resistant Model u istraživanjima Alergijski encefalomijelitis Karcinogeneza i onkologija Toksikologija Starenje Autoimunost General

ACI Inbred Rat Porijekolom iz uzgojne kolonije Columbia University, 1926 slučajnim križanjem August male (Irish coat) X Copenhagen 2331. Uspostavljen kao stabilan soj u koloniji Dr. A. Segaloff’s u Medical Center, Jefferson, Louisiana

Fenotipske osobine Boja krzna: Black Agouti, with white belly and feet Leglo: 6.0 Haplotype: RT1av1 Niska reproduktivnost, n-utero smrtnost embrija visoka Visoka spontana inducibilnost tumora i kongenitalnih malformacija posebice bubrega, Spontani nastanak cista u bubregu Spontani nastanak tumora testisa High incidence of testicular tumors

Model u istraživanjima Estrogen-i nducirani rast hipofize Karcinogeneza posebice bubrega i tumora Transplantacijska imunologija

Brown Norway Inbred Rat Porijeklom iz matične kolonije TNO Institute, the Netherlands.

Fenotipske osobine Boja krzna: Brown, non-agouti Leglo: 4.5 Haplotipe: RT1n Hiper-osjetljiva pluća Visoka incidencija tumora mjehura u mužjaka Model u istraživanjima Alergijskih respiratornih bolesti Onkologija Starenje Leukemia Nefrološke bolesti Transplantacija

GENEOLOŠKO STABLO SROĐENIH SOJEVA ŠTAKORA

http://rgd.mcw.edu/rgdweb/search/strains.html?100

http://www.anim.med.kyoto-u.ac.jp

PRIMJERI FIZIOLOŠKIH I BIOKEMIJSKIH FENOTIPSKIH RAZLIKA IZMEĐU POJEDINIH

SOJEVA

Wheel running in six inbred mouse strains. The mice were single housed in cages containing a running wheel with a diameter of 12.4 cm. Note the gradual increase in daily running activity in the CBA, C3H/He, Balb/c, C57BL/6 strains that stabilized on a high level around day 15 and the lower running in the DBA/2 and 129/SV strains.

Glucose response curves after a glucose challenge in inbred stock (HS) rats (A).

Amount of saliva secreted by ketamine-anesthetized rats at a Ta of 40°C. The amount of whole saliva (mL/100 g of body weight) was determined during the 60-min period which began when the Tcol of 39.0°C was attained. Means and SD (n = 6 per strain) are shown by the columns and bars, respectively. ★★★Significant difference (p < 0.0001) between the FOK rats and all other rat strains. ★ and #Significant difference between SD and ACI rats (p < 0.05) and between SD and Donryu rats (p < 0.01), respectively.

Colon temperatures of the four ketamine-anesthetized rat strains during exposure to a Ta of 40°C. Values shown are means and SD of six rats per strain. ★ and ★★★Significant difference (p < 0.05 and p < 0.0001, respectively) in colon temperature between FOK/SD and ACI/Donryu rats. §§Significant difference in ET between FOK/SD and ACI/Donryu rats (p < 0.0001).

Voluntary alcohol intake in four substrains of Fawn-Hooded rats. Rats were adapted to drinking water or 10% alcohol in the two-bottle choice procedure. Data are mean g/kg/day for 5–8 rats. One-way ANOVA and Tukey's protected t tests indicated significant group differences, which are illustrated by different letters. Adapted from Overstreet et al. (1999).

Voluntary alcohol intake in FH/Wjd and ACI/N rats and their intercrosses. Rats were adapted to drinking water or 10% alcohol in the two-bottle choice procedure. Data are mean g/kg/day for 20–400 rats. One-way ANOVA and Tukey's protected t tests indicated significant group differences, which are illustrated by different letters. Adapted from Rezvani et al., 2006).

Effects of i.p. morphine administration on plasma corticosterone in ACI, F344, and LEW inbred rats

Saline or morphine (1.0, 5.0, or 10.0 mg/kg) was injected at time zero. Serial blood samples were withdrawn via indwelling i.v. catheters immediately before, and at 20, 40, 60 and 120 min after injection. Data are in ng/ml, expressed as mean±S.E.M. for n=6 rats per inbred strain and group.

Effects of i.p. morphine administration on plasma prolactin in ACI, F344, and LEW inbred rats.

AKR/J

Long; 3/8 torp (37%) Short; 2/8 torp (25%) Multiple entry; 3/8 torp (37%)

No torp 10/18 trials (55%)

B6

Disturbance in torpor; 5/21 torp ( 23%)

Preentry test drop; 8/21 torp ( 38 %) No torp; 3/24 trials ( 12 %) Long; all 21 torp (100%)

SWR/J

Short, No B, 9/9 torp (100%) No torp; 9/18 trails (50 %)

Đikić D, Heldmaier G, Meyer CW (2008) Life in the cold 13th ed.

Đikić D, Heldmaier G, Meyer CW (2008) Life in the cold 13th ed. (in press)

91.7% torpid (87.5%)

77.7% torpid (38.8%)

66.7% torpid (38.8%)

#1 #2 #3 Torpor Trial

BL/6

SWR/J

AKR/J

tb <25°C or MR <30%RMR tb<30°C or MR<50% RMR tb ≥30°C or MR≥50% RMR

M0S0 13.7. 23.7 27.7M1S1 13.7. 23.7 27.7M2S2 13.7. 23.7 27.7M3S3 13.7. 23.7 27.7M4S4 15.7 23.7 28.7M5S5 15.7M6S6 15.7 24.7M7S7 15.7 24.7 28.7

M1S1 1.9. 10.9.M2S2M3S3M4S4 1.9. 10.9.M5S5 28.8 2.9.M6S6 2.9.

M7S7 28.8 2.9. 11.9.M8S8 28.8. 6.9. 11.9.M9S12

M10S13 29.8M11S0

M12S11

Đikić D, Heldmaier G, Meyer CW (2008) Life in the cold 13th ed.

IZVORI INFORMACIJA O GENOTIPIZACIJI, SNP-ovima I FENOTIPSKIM KARAKTERISTIKAMA POJEDINIH SOJEVA

http://www.harlan.com/

http://iclas.org/

Mouse Strains

Hvala na pozornosti