

哈佛大学Shiv Pillai博士团队就亲身经历了这一困境,其团队在《Cell Reports》发表的论文Striking Immune Phenotypes in Gene-Targeted Mice Are Driven by a Copy-Number Variant Originating from a Commercially Available C57BL/6 Strain (PMID: 27210752) 中详细记录了该事件,团队多年围绕双基因对造血功能的调控作用积累的实验数据,因初期回交所用近交品系存在自发突变,不得不全部重新评估。
实验可重复性:科研难以规避的障碍
这场科研波折始于约十年前,当时Pillai课题组着手研究Siae(唾液酸乙酰酯酶)与Cmah(胞苷单磷酸-N-乙酰神经氨酸羟化酶)基因,初步发现二者可调控 B 细胞信号通路与免疫耐受,团队早期结论基于2005–2008年的实验:将Siae、Cmah双基因敲除小鼠回交至C57BL/6NHsd亚系背景。
然而数年后,团队将Siae基因敲除模型进一步回交至JAX经典背景C57BL/6J(品系号000664)时,原本归因于Siae基因的免疫表型彻底消失。据Pillai博士本人描述,这一反常结果开启了团队长达48个月的溯源排查,只为找出实验偏差发生的时间、原因与机制。
在论文发表、经费申请、项目推进的多重压力下,实验无法重复无疑令人困惑且挫败。所有生物医药研究者都能体会这种无奈:耗费宝贵的经费与人力,不是推进科研进展,而是不断补救突如其来的实验异常。
溯源问题根源
该论文一作Mahajan博士、Pillai博士及其合作团队,通过基因杂交、SNP芯片分析、多供应商C57BL/6亚系全基因组测序等大量严谨工作,终于找到了实验无法重复的根本原因,让停滞的研究重回正轨。
最终证实:以往被认定为Siae蛋白缺失导致的异常免疫表型,实际是C57BL/6NHsd亚品系特有的自发突变所致—该品系存在纯合拷贝数变异,直接破坏Dock2基因功能,而其他供应商的B6J、B6NJ亚系均无此突变。
Mahajan团队2016年的研究深刻揭示了一个警示:部分已发表的研究结论仍存在被推翻、重新修正的可能,虽然该团队的遭遇令人遗憾,但其教训极具科研价值:遗传漂变真实存在,并会严重干扰实验结果。
重要的是,不存在统一的“C57BL/6小鼠”,研究者必须精准区分所用具体亚系,想要降低种群遗传漂变风险,需严格遵循标准化繁育规范,并选择资质可靠、执行标准化体系的供应商。
遗传漂变防控:JAX 遗传稳定性项目(Genetic Stability Program, GSP)
一个不争的事实是:所有近交系小鼠品系,都会随传代累积随机、突发、持续的遗传漂变,最终改变品系表型,漂变带来的影响取决于突变类型与研究方向,这如同不断扩张的雷区:自发突变干扰实验,只是时间问题(Stevens et al., 2007),忽视遗传漂变、未做风险管控,会导致实验结论失真、不可靠,甚至完全失效。

杰克森实验室(The Jackson Laboratory, JAX)是全球唯一拥有遗传稳定性计划(GSP)种群管理体系的小鼠供应商,该体系专门用于抑制常用品系的累积遗传漂变(含拷贝数变异),依托GSP体系繁育的小鼠,可保证二十五年后依然与当前品系保持高度遗传一致性。
如今,全球越来越多科研人员选择使用GSP保真B6J、B6NJ小鼠开展研究。
结语
读完这篇2016 年的经典案例后,同行用一句话精辟总结了哈佛团队的教训:“不停繁育、持续传代,品系基因终将悄悄改变。”
你的科研生涯,真的经得起这种无端走弯路吗?
参考文献:
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Mahajan, Vinay S. et al. Cell Reports, Volume 15, Issue 9, 1901–1909
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124716305253?via%3Dihub -
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Cariappa, A. et al. J Exp Med (2009) 206 (1): 125–138.
https://rupress.org/jem/article/206/1/125/54196/B-cell-antigen-receptor-signal-strength-and -
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Taft RA, Davisson M, Wiles MV. Trends Genet. 2006 Dec;22(12):649-53.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168952506003143?via%3Dihub
关于杰克森实验室
杰克森实验室(JAX)成立于1929年,是一家非营利性机构,其总部位于美国缅因州巴港,创立初衷是探究癌症的遗传机理。
实验室率先将实验小鼠用作人类疾病研究模型,为诸多现代医疗手段奠定了研究基础。如今,我们的研究团队融合小鼠遗传学、人类基因组学、细胞实验研究与计算建模技术,解析各类疾病背后的底层生物学机制。实验室开展多元跨学科研究项目,内设美国国家癌症研究所认证的杰克森癌症中心,同时设有多个专项协同研究中心,研究方向涵盖成瘾机制、衰老、阿尔茨海默病与各类痴呆症、基因组学与计算生物学、精准遗传学及罕见病。
赋能生物医药科研领域是我们的核心使命,实验室开设全套导师指导与人才培养项目,助力各阶段科研学子成长成才,全球64个国家、超2000家机构的科研人员均依托杰克森实验室的科研工具、数据库资源、小鼠模型及配套技术服务开展研究。
已有至少26项诺贝尔奖相关成果与本实验室研究相关,杰克森实验室正持续推动全球科研创新、新药研发与临床诊疗水平提升。
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