养鼠专家|体外受精技术在实验小鼠繁育中的应用

2025-06-23
体外受精 (in vitro Fertilization, IVF) 是指精子和卵细胞在生物体外融合形成受精卵。不过,哺乳动物的受精卵在体外很难发育为完整个体,所以还需要通过胚胎移植Embryo Transfer, ET,或称受精卵移植),将其移入代孕母体,继续发育直到出生。因此,“体外受精”和“胚胎移植”通常并称为IVF-ET技术。
小鼠体外受精和胚胎移植的大致流程是:
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体外受精技术应用于实验小鼠的快速扩繁,对于实验动物繁育和生物医学研究具有多方面的显著价值:

  1. 高效快速获得大量后代 (High Efficiency and Speed): 这是最核心的价值。通过超数排卵技术可以从少数雌鼠获得大量卵母细胞,结合IVF技术,可以利用少量(甚至单个)雄鼠的精子在体外完成大量受精。随后将这些胚胎移植到多个代孕母鼠体内,可以在短时间内获得远超自然交配效率的大量子代小鼠。这对于需要快速建立大规模实验动物模型的项目至关重要。

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  2. 克服繁殖障碍 (Overcoming Breeding Barriers): 某些基因修饰小鼠品系或特殊背景的品系可能存在生育能力低下、交配困难或胚胎致死等问题。IVF可以绕过自然交配过程中的许多障碍,例如雄鼠性欲低下、精子活力差、交配栓形成困难、雌鼠生殖道异常等,从而成功获得这些宝贵品系的后代。

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  3. 拯救和复苏品系 (Strain Rescue and Recovery): 对于仅存少量个体、濒临丢失的珍贵小鼠品系,或者需要从冷冻保存的精子、胚胎中复苏品系时,IVF是关键技术。它可以最大限度地利用有限的遗传资源(如冷冻精子),快速重建品系,避免遗传资源的丢失。

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  4. 获得大规模、年龄高度一致的队列 (Generating Large, Synchronized Cohorts): IVF允许研究人员精确控制受精和胚胎发育的时间。通过将同一批次产生的胚胎移植到同期(或伪妊娠期一致)的代孕母鼠,可以获得大量出生日期非常接近(通常在24小时内)的同龄小鼠。这对于需要严格控制年龄变量的实验(如发育生物学、药效学、毒理学研究)非常有价值。

  5. 净化和提高微生物等级 (Re-derivation / Improving Microbial Status): 当需要将携带某些病原体的有价值小鼠品系净化为无特定病原体(Specific Pathogen Free, SPF)级别时,IVF结合胚胎移植是常用方法。体外受精得到的胚胎经过严格的清洗程序,可以去除母体携带的病原体,然后移植到SPF级别的代孕母鼠体内,其产下的子代即为SPF级别,实现了品系的净化。

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  6. 高效利用宝贵的雄鼠资源 (Efficient Use of Valuable Males): 对于基因独特、表型重要但数量稀少或精子质量不佳的雄鼠,IVF可以用极少量的精子(甚至通过胞浆内单精子注射 ICSI)使大量卵母细胞受精,极大地提高了其繁殖效率和遗传贡献。

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  7. 缩短育种周期和降低成本 (Shortening Breeding Cycles and Reducing Costs): 相较于依赖自然交配逐步扩大种群,IVF快速扩繁可以在更短的时间内达到所需的动物数量,从而缩短项目周期。虽然IVF本身有技术成本,但在某些情况下(如快速获得大量动物、拯救品系),其总体时间和资源成本可能更优。

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总之,体外受精快速扩繁技术是现代实验小鼠繁育体系中的一项强大工具,它极大地提高了繁育效率和灵活性,保障了遗传资源的有效利用和保存,为生命科学研究的顺利开展提供了重要的技术支撑。

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