摘要:生物学家对特定的动物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象或药物的作用机制，这些特定的动物物种即被称为模式动物。在生命科学的发展历程中，模式动物发挥了重要的作用。例如：果蝇模型的建立加速推进了遗传学和发育生物学的发展；利用大鼠、小鼠构建的基因敲除和敲入动物模型，为包括生物化学与生物物理学在内的蛋白质科学相关研究提供了重要工具；构建人类疾病的非人灵长类动物模型为神经科学和心理学等领域发展做出了重要贡献。中国各类型的动物资源以其科研条件中的基础性地位与领域广益性，成为支撑生命科学各领域发展与创新的重要战略资源之一，也是实现科技进步、促进经济社会可持续发展、提高中国科技国际地位的基础支撑条件［1-2］。
在各类型模式生物中，最常用的应当是实验动物。实验动物是指经人工饲育，对其携带的病原体实行控制，遗传背景明确或来源清楚，用于生命科学和医药领域研究的动物。随着近年来在生物技术领域的大幅进步，中国动物模型资源在新品系研究与开发、新品种保藏与应用、生物化学与生物物理研究等基础研究领域取得了长足进展。同时，中国在利用CRSIPR/Cas9 基因编辑技术开展各类型基因修饰动物模型研发方面已达到国际领先水平，近年来产生了一批在世界范围内有显著影响力的科研成果［3］。
本期《动物模型研究专刊》汇总了近年来在生命科学研究中常用的，包括线虫、果蝇、大鼠、小鼠、长爪沙鼠、鸣禽、斑马鱼、小型猪、树鼩和实验猴等在内的模式生物，讨论了动物模型在包括听觉、衰老、语言学习、航天、动物医学等多方面的研发与应用进展，特别是人类疾病模型方面，展示了动物模型在糖尿病、神经退行性疾病、器官移植、心理研究、中医药研究等领域中的应用。另外，鉴于新型冠状病毒肺炎（COVID-19） 特别是奥密克戎毒株引发的疫情近期仍在国内广泛传播，本期专刊还包括了用于新冠肺炎疫苗研发的动物模型和树鼩病毒感染模型的研究进展，以飨读者。
希望通过《动物模型研究专刊》的发行，让更多从事生物化学与生物物理相关研究的读者了解各类型模式动物与动物模型在生命科学和医学等领域的重要应用，认识新的动物模型的开发、生产、使用及发展需求，为在中国建立资源更为丰富、品种品系结构合理的模式生物研发与共享平台，为建成满足国家科技创新需求的实验动物资源研发与共享服务体系，为推动中国生命科学和医学相关研究发挥积极作用。

摘要:病毒感染引起的疾病接近中国主要传染病发病率的一半，也是传染病致死的主要病因。建立与人类亲缘关系较近、方便有效的感染人类病毒的动物模型，对了解病毒的生物学特性、感染致病机理及制定有效防控措施具有重要意义。树鼩作为灵长类动物的近亲，与人类在生理生化、基因组学等方面的相似性远高于大鼠、小鼠等常用啮齿类实验动物，并具有个体小、便于实验操作、饲养成本低、能感染多种人类病毒等特点，作为动物模型在病毒感染性疾病研究中突显优势和潜能。本文从地区分布、进化、生物学特性等方面，阐述了树鼩作为动物模型应用于病毒感染性疾病研究的优势，包括在乙型肝炎病毒、甲型肝炎病毒，及其他病毒感染疾病研究中的进展。

摘要:条件性基因修饰能够使基因修饰事件在特定组织器官的特定时间内发生，可通过在动物中引入条件性基因缺失系统和条件性基因过表达系统来实现，在小鼠中已被广泛的应用于基因功能的研究。基因修饰猪在农业领域和生物学领域中均具有重要的应用价值。在生物医药领域，由于猪的体型、器官大小、生理、代谢以及寿命与人类具有很多的相似性，基因修饰猪既可用于基因功能的基础研究，也可用作人类疾病模型、异种移植的器官来源以及人类功能蛋白生物反应器。由于最近几年基因编辑技术的进展，使在猪体内引入基因表达条件性系统设想成为可能，构建基因表达条件性调控工具猪模型，将极大地推动其研究进展。本文综述了利用基因编辑技术，构建条件性修饰系统及基因修饰猪模型取得的进展。

摘要:灵长类动物遗传、行为、认知、生理、生化和解剖结构等生物学特性更接近人类，具有其他实验动物无法替代的高级脑功能结构及神经活动的优势，是研究人类神经系统疾病理想的模式动物，研究的结果更容易推广应用到人类。常被用来建立神经退行性疾病、精神性疾病等疾病的动物模型，研究其发病机制、病程的发生发展及治疗药物等，为人类神经科学及相关医学研究做出了不可替代的贡献。本文综述了近年来国内外灵长类动物在人类神经系统疾病动物模型研究中的应用进展，分析了该领域目前存在的困难和问题，探讨了未来的一些研究方向，以期为神系统经疾病的深入研究提供思路。

摘要:内脏痛是内脏器官受到机械性牵拉、炎症、痉挛、应激和缺血等刺激所致的疼痛，是一种临床上常见病症。与躯体痛相比，内脏痛的产生、维持和调控机制更为复杂，因此是目前疼痛基础研究领域中的重点和难点之一。建立符合临床内脏疾病病理生理学特征的实验动物模型对研究内脏痛的产生、维持、调控机制及筛选相关内脏疾病的治疗药物具有重要意义。目前内脏痛动物模型主要按照造模刺激方式进行分类，分为炎性内脏痛模型、电刺激性内脏痛模型、机械扩张性内脏痛模型及缺血性内脏痛模型等，且每种动物模型具有不同特点。本文就近年来内脏痛基础研究中常用的实验动物模型的制备及特点做一简要综述，以期为研究者选择合适的内脏痛动物模型提供参考，为更深入研究内脏痛的复杂机制及筛选相关治疗药物奠定基础。

摘要:2021年底，严重急性呼吸综合征冠状病毒2 Omicron变异株迅速取代Delta突变株在世界范围内广泛流行，其S蛋白具有36个位点突变，导致致病力和传播力发生明显变化，并且具备了免疫逃逸的能力。疫苗接种是目前疫情防控最普适的手段，研究发现，现有疫苗针对Omicron突变株的保护效果明显下降。新的免疫策略或特异性疫苗/多价疫苗针对Omicron有效性的评估均需要动物模型的支撑。在实验室条件下，利用动物模型进行活病毒攻击实验，是在体内验证保护性中和抗体、疫苗有效性的关键技术手段，本文将从动物模型方向综述国内外针对Omicron变异株的疫苗研究进展。

摘要:鸣禽鸣唱与人类语言相似，是一种复杂的发声学习行为，并受脑中一组相互联系的神经核团调控。该组核团与人类发声控制相关脑区具有一定程度的结构同源性，并可能共享某些发声学习调控机制。因此，鸣禽成为研究发声学习神经机理的重要模式动物，不仅对鸟类语言学习，也可为揭示人类语言学习的神经过程和语言障碍的治疗提供重要参考借鉴。本文基于本课题组长期坚持的研究方向，较系统地概述了国内外鸣禽鸣唱行为研究的历史、重要发现和进展，及其为相关中枢神经系统疾病治疗带来的启示。

摘要:科学家以蝙蝠为模式动物，从听觉、回声定位和生态适应与演化等方面开展了研究，取得了令人瞩目的成果。为适应回声定位，蝙蝠听觉系统的结构和功能产生了明显的特化。从外周到中枢形成了对声频率极为有序的表征，甚至在恒频-调频（constant frequency-frequency modulation，CF-FM）蝙蝠耳蜗形成了所谓的听觉凹，以及听皮质功能组构也模块化，成为了具有代表性的特化象征。神经元反应的潜伏期对蝙蝠不仅是基本特性，也是回声定位行为调控的一部分；研究发现，有较长潜伏期的神经元具有较尖锐的回声-延迟调谐特性，而较短潜伏期的神经元则有较宽的回声-延迟调谐特性。蝙蝠听神经元对频率调谐的精准度亦远胜于人类和其他非回声定位动物；而且，源于耳蜗听觉凹的传入在各级听中枢均显示出对回声定位信号第二谐波CF成分的过度表征，以满足对靶物回声多普勒频移探测的需要。时程是回声定位蝙蝠发声信号主动改变的参数之一，而时程调谐神经元则提供了一种编码声音时相特征的重要神经机制，匹配了对回声定位信号时相信息加工的需要。在多种回声定位蝙蝠的听中枢还发现，有回声-延迟调谐神经元，它们不仅能对靶物距离进行调谐，而且也能对回声的方位角和俯仰方位进行调谐，从而在靶物位置的三维（3D）表征方面发挥重要的作用。在CF-FM蝙蝠下丘，神经元对行为相关的CF-FM声信号表现出single-on和double-on两种反应模式，可能分别由不同的局部神经回路所定型，它们分别行使对回声定位信号的加工。基于胡须蝠的听皮质神经元对回声定位信号的反应特性，可将其划分为处理不同回声信息的功能模块，如CF/CF区的神经元，负责处理多普勒频移幅度即靶物速度，FM/FM区神经元，对回声延迟或靶物距离敏感。对离皮质调控的研究表明，这种调控系统对皮质下的声信号加工，以及在成年后为适应环境而产生可塑性改变等提供了一种结构和功能的保障。研究还发现，在蝙蝠的听皮质内存在目标选择性神经元，它们对听觉目标以一种尺度不变性或大小恒常性方式产生反应，这一发现亦为哺乳动物在听觉的尺度不变性方面遵循共同机制的假说提供了证据。蝙蝠在飞航期间对3D空间的动态表征不仅存在于大脑皮质，也存在于听觉中脑，目前认为，蝙蝠在3D空间和飞行状态下，脑内不同类型的导航细胞（即神经元）能各自行使相应的功能，引导蝙蝠到达目的地。

摘要:蛋白质稳态是生物细胞应对压力的核心。线粒体作为一种重要的细胞器，依赖复杂的蛋白质网络行使正常功能，因此蛋白质稳态对其十分重要。当生物体受到外界压力，产生了蛋白质稳态的改变，为了维持机体功能的正常运转，细胞会激活一种称为线粒体未折叠蛋白反应的转录应答机制，从而维持线粒体蛋白质稳态，恢复线粒体功能，以应对压力，保持机体健康。本文主要介绍了线粒体的特征，线粒体未折叠蛋白反应的概念，线虫中线粒体未折叠蛋白反应的信号转导机制，以及线粒体未折叠蛋白反应对线虫衰老的影响。

摘要:目的 内源半胱氨酸蛋白酶抑制剂Cystatin C（CysC）由CST3基因编码，在脑中高表达，在多种神经病理过程中具有保护作用。本文旨在观察敲除（knock out，KO）长爪沙鼠CysC基因能否诱导动物的抑郁模型，并探讨模拟病理条件下CysC对内皮细胞和神经细胞的保护作用。方法 使用qPCR验证CysC敲除（CysC-KO）沙鼠不同组织中CysC的转录水平；通过糖水偏好、社会互交、新物体识别、明暗箱和旷场实验，评估CysC-KO对长爪沙鼠行为的影响；分别在缺氧和饥饿（H&S）、氧糖剥夺/复氧（OGD/R）或炎症因子刺激（TNF-α/LPS）模拟的病理条件下，利用MTT法检测CysC或其抑制剂对人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和小鼠神经母细胞瘤细胞（N2a）活力的影响。结果 在CysC-KO长爪沙鼠的各种组织中??CysC表达显著降低，尤其是大脑。长爪沙鼠的CysC缺失，可通过年龄依赖的方式诱导沙鼠的抑郁样行为，但其运动和探索行为未见异常。CysC在H&S、OGD/R和炎症条件下，能显著改善内皮细胞和神经细胞的增殖；而抑制CysC则具有相反作用。结论 敲除CysC的长爪沙鼠表现出抑郁样行为，这可能是血管内皮细胞和神经元细胞失去CysC的保护作用引起。这些结果为研究CysC在抑郁发生中的作用机制提供了新的长爪沙鼠模型。

摘要:目的 斑马鱼是生命科学研究中应用最广的实验动物之一，其健康状况关乎实验数据的质量和结果的可信度。2018年以来，中国斑马鱼鱼房内出现危害性极高的新型鱼病“裂头病”，其病原未知，防治困难。确定“裂头病”的病原，并提出鱼房管理健康建议，可帮助研究者防止鱼病带来的损失。方法 对“裂头病”病鱼脑组织进行病原分离，对分离的病原理化特征、16S rDNA同源性进行分析，采用回归感染试验确认病原菌。分析121例鱼病数据，总结中国斑马鱼鱼房各类常见疾病种类及发病因素。结果 确定“裂头病”病原为鮰爱德华氏菌。2017至2021年国内斑马鱼鱼房数据显示，50.4%的健康问题由非生物因素直接或者间接导致；致死率最高的问题是气体中毒。在已知病原中细菌性病原最为常见，占比83.46%。结论 “裂头病”病原为鮰爱德华氏菌。近一半鱼房健康问题是由非生物因素导致。致病率最高的为细菌性病原。因此，实验室日常工作中，加强设备维护，稳定优良水质，保证卫生管理措施，是防止鱼病发生的主要手段。

摘要:目的 航天员返回地球后常常出现共济失调、步态紊乱，是航天医学难题。急需制备一种符合航天失重导致运动失调病理特征的小鼠，为药物筛选提供新模型。方法 将雄性C57BL/6J小鼠随机分成：a. 对照组，野生健康成年小鼠；b. 标准模型组-后肢悬吊组（hindlimb unloading，HU），按照常规方法建立后肢悬吊法模型；c. 假手术组（顶核注射磷酸缓冲液组）；d. 模拟病理特征模型组（顶核注射甲醛组），该组利用立体定位向健康成年雄性小鼠的小脑顶核内微量注射病理浓度的甲醛（尾吊组脑部测得的浓度）。造模结束后用转棒、平衡木、步态分析来评估小鼠的运动能力、小脑切片尼氏染色检测顶核神经元死亡、试剂盒及荧光组化检测甲醛生成酶——氨基脲敏感胺氧化酶（semicarbazide-sensitive amine oxidase，SSAO）活性及表达。用甲醛荧光探针检测小脑顶核的甲醛浓度。结果 后肢悬吊组相较对于对照组的小鼠运动平衡能力下降、步态紊乱，并伴随小脑内SSAO活性及表达增强、内源甲醛显著上升、顶核神经元死亡。其次，模拟病理特征组小鼠的顶核注射病理浓度甲醛注射后，也出现尾吊标准模型类似的生化及行为变化。结论 模拟航天失重的后肢悬吊小鼠小脑内SSAO活性和表达增强导致顶核内源甲醛蓄积，而高浓度的甲醛诱发了小脑顶核神经元死亡而导致运动功能紊乱。特别是顶核注射甲醛制备的小鼠模型与标准组后肢悬吊模型的病理特征基本一致。这可能为航天失重诱发运动紊乱提供了一种潜在的药物筛选动物模型。

摘要:目的 习得性无助（learned helplessness）是指动物经历了不可逃避性刺激后而产生的无助状态。它对随后实验动物的运动能力、生理状态等多方面都会产生影响，也是人类抑郁症的有效动物模型之一。目前已在多种动物模型中建立了研究习得性无助神经机制的行为实验范式，包括黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）。之前的研究发现，经历过不可逃避高温惩罚的果蝇在活跃程度等方面有显著改变。然而，果蝇的习得性无助状态是否也影响学习认知能力，目前仍然未知。本文对果蝇空间位置学习能力是否受到习得性无助状态影响进行了研究。方法 此研究中，我们完善实验范式，分别检测果蝇在新范式中的空间位置学习行为和习得性无助行为，以及经过长时程随机刺激后果蝇空间位置学习能力的变化。结果 野生型果蝇可在此范式中展现空间位置学习能力与习得性无助状态，而经过长时程不可逃避刺激训练的果蝇，空间位置记忆有显著下降。结论 此研究完善了果蝇习得性无助行为实验范式，实验结果表明习得性无助对果蝇空间位置记忆存在影响。这将对进一步加深对动物习得性无助行为的理解，进而其发生机制研究起到推进作用。

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