模式动物

核心定义

模式动物是实验动物的分支，通过人工繁育或基因编辑技术，实现遗传背景的标准化，用于模拟特定生命过程或疾病表型。其特点包括繁殖周期短、基因操作便捷、表型可重复性强。

主要分类

• 按物种：

  • 无脊椎动物：果蝇（遗传学）、线虫（细胞凋亡研究）、斑马鱼（胚胎发育）。

  • 脊椎动物：小鼠（疾病模型）、大鼠（毒理学）、非人灵长类（神经科学）。

• 按基因修饰：

  • 基因敲除/敲入模型：如阿尔茨海默病小鼠、免疫缺陷裸鼠。

  • 转基因模型：如荧光标记斑马鱼、人源化抗体小鼠。

早期探索

• 摩尔根从果蝇发现伴性遗传

  1900年代：果蝇成为首个模式动物，摩尔根团队通过其发现性连锁遗传规律，奠定现代遗传学基础。

• 1950年代：小鼠近交系（如DBA）的建立，推动癌症与免疫学研究。

技术突破

• 1980年代：转基因技术（如ES细胞打靶）实现基因定向修饰。

• 2012年：CRISPR/Cas9技术革命性提升基因编辑效率，加速疾病模型构建。

斑马鱼胚胎发育过程示意图

基础科学研究

• 发育生物学：斑马鱼透明胚胎用于实时观察器官形成。

• 神经科学：非人灵长类（如恒河猴）模拟人类脑功能与疾病。

医学与药物开发

• 疾病模型：

  • 癌症：裸鼠移植瘤模型用于抗肿瘤药物筛选。

  • 代谢疾病：SHR高血压大鼠研究心血管药物。

• 药物评价：基因修饰小鼠验证靶向药疗效与安全性。

工业与环保

• 毒理学测试：兔类用于热源实验，犬类评估药物代谢。

• 环境监测：转基因线虫检测污染物毒性。

基因编辑技术

• CRISPR/Cas9：实现高效、低成本基因修饰，如构建免疫检查点人源化小鼠。

• 单细胞测序：解析细胞谱系分化轨迹，优化再生医学策略。

行业挑战

• 伦理争议：非人灵长类使用引发动物福利争议。

• 技术瓶颈：复杂疾病（如阿尔茨海默病）难以完全模拟。

市场规模

• 全球：2023年小鼠模型市场规模达107亿美元，占模式动物市场50%。

• 中国：2023年基因修饰动物市场规模增至10亿美元，增速超全球。

竞争格局

• 国内企业：南模生物、集萃药康、百奥赛图主导基因修饰小鼠市场。

• 国际龙头：查尔斯河实验室（Charles River）占据全球30%份额。