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２．リポソーム : mRNA の塩基配列に対応した塩基配列をもつ tRNA が塩基配列に基づいて（コドン）アミノ酸を配列し , ペプチドが合成される ． DNA GTG CAC AGT CGT CCT TTC ACT mRNA CAC GUG UCA GCA GGA AAG UGA アミノ酸 ﾋｽﾁｼﾞﾝ ﾊﾞﾘﾝ ｾﾘﾝ ｱﾗﾆﾝ ｸﾞﾘｼﾝ ﾘｼﾞﾝ 終止 DNA ，デオキシリボ核酸； mRNA ，メッセンジャ－リボ核酸 Ｇ，ｸﾞｱﾆﾝ ; Ｔ，ﾁﾐﾝ ; Ｃ，ｼﾄｼﾝ ; Ａ，ｱﾃﾞﾆﾝ ; Ｕ，ｳﾗｼﾙ.
E N D
２．リポソーム: mRNAの塩基配列に対応した塩基配列をもつtRNAが塩基配列に基づいて（コドン）アミノ酸を配列し,ペプチドが合成される． DNA GTG CAC AGT CGT CCT TTC ACT mRNA CAC GUG UCA GCA GGA AAG UGA アミノ酸 ﾋｽﾁｼﾞﾝ ﾊﾞﾘﾝ ｾﾘﾝ ｱﾗﾆﾝ ｸﾞﾘｼﾝ ﾘｼﾞﾝ 終止 DNA，デオキシリボ核酸； mRNA，メッセンジャ－リボ核酸 Ｇ，ｸﾞｱﾆﾝ; Ｔ，ﾁﾐﾝ; Ｃ，ｼﾄｼﾝ; Ａ，ｱﾃﾞﾆﾝ; Ｕ，ｳﾗｼﾙ 123 タンパク質の合成過程 １．核: DNAの遺伝情報（塩基配列）がmRNAによって読み出され． 細胞核 ３．ペプチドはゴルジ体で糖鎖が付加され,ペプチドは立体構造をとりタンパク質になる． ４．タンパク質（受容体，ホルモン，サイトカイン，構造蛋白等）は細胞表面等の機能する場所に移動する．
X メンデルの遺伝の法則 単性雑種の遺伝 Ｐ 高い A/A 低い a/a Ｆ１ • ① 優性の法則 高い A/a • ② 分離の法則 Ｆ2 高い A/a 高い A/a 高い A/A 低い a/a • 高い 3 : 1 低い • (Ｆ１，first filial generation)
〔例〕アルビノ: a/a b/b c/c, a/a B/B c/c, A/A b/b c/c, A/A B/B c/c 野生色:A/A B/B C/C, A/a B/b C/c 黒色: a/aB/B C/C, a/aB/b C/c チョコレート色: a/ab/bC/C, a/ab/b C/c シナモン色（黄土色） : A/A b/bC/C, A/a b/bC/c A/a B/b c/c, ; A/a B/b C/c,; a/a B/b C/c, ４）毛色の遺伝 マウス，ラット類の毛色は主に３種類の毛色遺伝子によって支配されている． A/a; 野生色 (agouti); B/b; 黒色／茶色; C/c, 着色／無色(albino) （大文字は優勢を示し，小文字は劣勢を示す） アルビノ 野生色 黒 その他 色の濃さを支配しているＤ(dilute)遺伝子 斑紋を支配しているＳ(spot)遺伝子 頭巾斑を支配しているＨ(hood, hが頭巾斑)遺伝子 さらにそれぞれの修飾遺伝子も存在．
X ホモ接合体の遺伝子座 1、7、5、3 16/36 = 44.4% X ホモ接合体の遺伝子座 3, 1, 7, 3, 3, 9, 5, 9, 3 43/81 = 53.1% ホモ接合体の遺伝子座 3、3 6/18 = 33.3%
Ⅲ．実験動物の遺伝コントロールによる分類 • 近交系 (Inbred strain)： • 近交系マウスＢＡＬＢ／ｃの遺伝子プロファイル 染色体 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 11 17 遺伝子座 Idh-1 Pep-3 Akp-1 Hc Car-2 Mup-1 Gpd-1 Pgm-1 Ldr-1 Gpi-1 Hbb Es-1 Es-2 Thy-1 Mod-1 Trf Es-3 H2 Ａ社 ａ ａ ｂ ｌ ｂ ａ ｂ ａ ａ ａ ｄ ｂ ｂ ｂ ａ ｂ ａ ｄ Ｂ社 ａ － － － ｂ － ｂ ａ ａ ａ ｄ ｂ ｂ － － ｂ ａ － Ｃ社 ａ ａ ｂ ｌ ｂ ａ ｂ ａ ａ ａ ｄ ｂ ｂ ｂ ａ ｂ ａ ｄ
X X X X Mutant 系 （ｺｱｲｿｼﾞｪﾆｯｸ系） ２) 特殊な近交系 A）コアイソジェニック系（Coisogenic strain） ある近交系集団の個体に突然変異遺伝子が発見され， この突然変異遺伝子を保存するために，元の系統から分系して維持したとき，この分系を既存の近交系のコアイソジェニック系と呼ぶ． 近交系 X X この場合，突然変異個体と元の近交系集団は，突然変異を生じた遺伝子以外の遺伝子は同一であり，両者の関係をコアイソジェニックという． 例 WKY と SHR ICR と NOD
B）コンジェニック系(Congenic strain) 戻し交配による近交系への優性遺伝子（Ｄ）の導入 近交系 導入する(Ｄ)遺伝子（優性） □ 〇 コンジェニック系の世代数 特定の突然変異遺伝子を持つ動物を，既知の近交系に何世代も（通常は10 世代以上）繰り返し戻し交配して，目的とする突然変異遺伝子以外のほとんどの遺伝子の組成が既知の近交系と同一になった系統． コンジェニック系では特定の遺伝子だけでなく，それを含んだ染色体片を取り込んでいる． □ ● ---------------- 0 d/d D/d □ 〇 □ 〇 〇 ■ □ 〇 ●--- 1 d/d D/d d/d d/d D/d □ 〇 〇 ■ □ 〇 ●----2 d/d D/d d/d d/d D/d 近交系化
コンジェニック系を作成する理由 １．系統確立上の理由 近交系はすでに生存上不利になる遺伝子（致死遺伝子，奇形遺伝子）が除去されているため，突然変異動物を近親交配で近交系化することより既存の近交系に戻し交配してコンジェニック系にする方が有利である． コンジェニック系作成過程における近交系への遺伝子の置き換わる程度 n 1-(1/2)n 1 0.5 2 0.75 3 0.875 4 0.9375 5 0.96875 6 0.984375 7 0.9921875 8 0.99609375 9 0.998046875 10 0.9990234375 ２．形質発現上の理由 コンジェニック系を作成するために戻し交配する近交系の種類の違いによって，背景遺伝子が異なるため，形質の発現が修飾を受けることがある． コンジェニック系を作成する場合の注意 突然変異遺伝子の発現に他の染色体上の遺伝子が関与している場合，戻し交配する近交系によっては突然変異遺伝子の発現が減弱する場合がある．
コアイソジェニック系とコンジェニック系の違いコアイソジェニック系とコンジェニック系の違い Coisogenuc strain inbred AA bb cc DD ee ff GG HH ii jj kk LL mm coisogenic AA bb cc dd ee ff GG HH ii jj kk LL mm Congenic strain-A inbred AA bb cc DD ee FF GG hh ii jj KK LL mm congenic AA bb CCddEE ff gg HH ii jj KK LL mm Congenic strain-B inbred AA bb cc DD ee FF GG hh ii jj kk LL MM congenic AA bb CCddEE ff gg HH ii jjkk LL mm Mutant Aa Bb CCddEE ff gg HH ii Jjkk LL Mm 同一染色体 修飾遺伝子 コンジェニック系では特定の遺伝子だけでなく，それを含んだ染色体片を取り込んでいると考えた方がよい． コアイソジェニック系は突然変異遺伝子以外は元の近交系と同じ．
② 系統の表示方法 ＢＡＬＢ／ｃ－ｎｕ／＋ 近交系の記号 突然変異遺伝子の記号 対立する正常遺伝子 C）セグリゲイティング近交系（Segregating inbred strain） D/d x D/d D/D D/d x D/d d/d D/D D/d x D/d d/d 近交系化 突然変異遺伝子がホモになると死亡する（致死遺伝子，lethal gene）場合，繁殖能力が低下する場合等． 特定の遺伝子座のみ強制的にヘテロに保ちながら近親交配を継続することによって育成された系統．導入する遺伝子が劣勢の場合には，後代検定（progeny test）で目的とする遺伝子を保有している動物を確認． ①系統維持の方法 突然変異遺伝子を継代していることを後代検定によって確認して交配を続ける．
ＣＸＢ１ （or ＣＸＢＡ） ＢＡＬＢ／ｃ Ｃ５７ＢＬ 交配組記号（ＣＸＢの組み合わせが複数ある場合の各組の分類番号 D）リコンビナント近交系（Recombinant inbred） 互いに血縁関係のない２つの近交系を交配し（Ｆ１），その次の世代（Ｆ２）から再び兄妹交配を２０代以上継続している系統．近交系化の途上で強く連鎖した遺伝子群が１つのブロックとして行動することがある．どの遺伝子座に強く連鎖した分布がみられるかを調べるのに有用である． 近交系Ａ x 近交系Ｂ AB x AB AB x AB AB x AB AB x AB それぞれ近交系化 ①維持方法：近交系に同じ ②表示方法: 親系統の略号をＸで結び，その後ろにそれぞれの系統を示す数字を付ける．
LEXF/FXLE Recombinant Inbred Strains 2 parent strains + 34 lines F F L L Ｐ X F L F L F1 X F344/Stm LE/Stm F F L L L L L L F F F F F F L F L L L L F2 X X X F20+ F L F F L F L F F L FXLE…and LEXF…. A,B,C FXLE3 FXLE1 FXLE2
h頭巾斑 正常 H X alb血中のアルブミン欠損 正常 ALB X 劣性ホモと戻し交配 X 劣性ホモと戻し交配 組換えなし 組換えあり 100匹の産仔を用いて調べる 遺伝子型 H・ALB/h・alb H・alb/h・albh・ALB/h・albh・alb/h・alb 別の染色体 25 25 25 25 同一染色体 組換え無し50 0 0 50 組換え有り42 8 8 42 組換え率は50%の時は，別の 染色体に２つの遺伝子がある この場合の組換え率は16% HとALの遺伝子距離は16cM
実験動物の遺伝コントロール 近交系 (inbred strain) 兄妹交配あるいは親子交配を20世代以上継続している系統動物．その結果，ほとんどの遺伝子座がホモ接合体になり，個体間の遺伝子組成もほとんど均一になる． クローズドコロニー (Closed colony) ５年以上集団の外から遺伝子の移入がなく，一定の集団内で，系統維持を目的にした繁殖にオス・メスともに25匹以上を使用し、世代を越えて遺伝的なバラツキを維持している集団． ハイブリッド（交雑群） 突然変異系 モングレル（雑種） 一世代当たりの近交系数の上昇率は１％以内
ｂ．クローズドコロニーの維持方法（rotation for non-inbred） 近交系を避けた循環交配方式の一例 雌を選ぶ群 新しい世代の群 雄を選ぶ群 Ａ Ａ Ａ Ｂ Ｂ Ｂ Ｃ Ｃ Ｃ Ｄ Ｄ Ｄ Ｅ Ｅ Ｅ メスEと オスBの産仔を 次世代のグループAとする ３）クローズドコロニー（Closed colony） ５年以上集団の外から遺伝子の移入がなく，一定の集団内で，系統維持を目的にした繁殖にオス・メスともに２５匹以上を使用している集団． ①クローズトコロニーを維持する上での問題点 ａ．近交係数の上昇を防ぐ: ランダム交配が実施されている場合の１世代当たりの近交係数の上昇率の計算式 ΔＦ＝（Nf＋Nm）／（８Nf・Nm） NfとNmは集団内における雌親と雄親の数． △F = (25+25)／(8x25x25) = 50／5000 = 0.01
実験動物の遺伝コントロール 近交系 (inbred strain) 兄妹交配あるいは親子交配を20世代以上継続している系統動物．その結果，ほとんどの遺伝子座がホモ接合体になり，個体間の遺伝子組成もほとんど均一になる． クローズドコロニー (Closed colony) ５年以上集団の外から遺伝子の移入がなく，一定の集団内で，系統維持を目的にした繁殖にオス・メスともに25匹以上を使用している集団． ハイブリッド（交雑群, hybrid） 系統間のＦ１，Ｆ２，戻し交雑第１代（ＢＣ１），３元交雑種（three-way cross），４元交雑種（four-way cross）などを意味し，無原則な交配で得られた動物集団を意味しない．これらの交雑群では，次世代を得るための繁殖は行わない． 突然変異系 モングレル（雑種）
① Ｆ１動物の特徴 交雑Ｆ１（ａ）：交系間の交雑第１代では，近交係数は０％であるが血縁係数はほぼ100％である．すなわち，遺伝子座のヘテロ性を維持しているが，交雑群内の個体間の遺伝子組成は同様となる．クローズドコロニーに比較してデ－タのバラツキが小さく，再現性が高い．また，Ｆ１の多くは雑種強勢（heterosis）により，両親より活力と環境要因に対する自己調整能が高い． 交雑群の種類と特徴 ａ．交雑Ｆ１ｂ．交雑Ｆ２ Ａ ｘ Ｂ Ａ ｘ Ｂ 交雑Ｆ１動物F1 ｘ F1 交雑Ｆ２動物 ｃ．３元交雑ｄ．４元交雑 Ａ ｘ Ｂ Ａ ｘ Ｂ Ｃ ｘ Ｄ Ｆ１ ｘ Ｃ Ｆ１ ｘ Ｆ１ ３元交雑動物 ４元交雑動物 （Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは近交系） ② Ｆ１以外の動物の特徴 交雑Ｆ２（ｂ），３元交雑（ｃ），４元交雑（ｄ）：これらの交雑群では，遺伝的なヘテロ性は高いが個体間の遺伝子構成の割合がほぼ一定している ③ その他（戻し交雑第１代BC１）：遺伝的に劣性であると考えられる形質の優劣を確認するため
近交系－A a/a･b/b c/c･d/d e/e･f/f g/g･h/h i/i･j/j ----- 近交系－B A/A・B/B C/C・D/D E/E・F/F G/G・H/H I/I・J/J ----- F1-Hybrid A/a・B/b C/c・D/d E/e・F/f G/g・H/h I/i・J/j ----- F2-Hybrid A/A B/B - - - - - - B/b - - - - - - b/b - - - - - - A/a B/B - - - - - - - B/b - - - - - - - b/b - - - - - - - a/a B/B - - - - - - - B/b - - - - - - - b/b - - - - - - - A/a・B/b C/c・D/d E/e・F/f G/g・H/h I/i・J/j ----- A/a・B/b C/c・D/d E/e・F/f G/g・H/h I/i・J/j ----- A/a・B/b C/c・D/d E/e・F/f G/g・H/h I/i・J/j -----
実験動物の遺伝コントロール 近交系 (inbred strain) 兄妹交配あるいは親子交配を20世代以上継続している系統動物．その結果，ほとんどの遺伝子座がホモ接合体になり，個体間の遺伝子組成もほとんど均一になる． クローズドコロニー (Closed colony) ５年以上集団の外から遺伝子の移入がなく，一定の集団内で，系統維持を目的にした繁殖にオス・メスともに25匹以上を使用している集団． ハイブリッド（交雑群, hybrid） 系統間のＦ１，Ｆ２，戻し交雑第１代（ＢＣ１），３元交雑種（three-way cross），４元交雑種（four-way cross）などを意味し，無原則な交配で得られた動物集団を意味しない．これらの交雑群では，次世代を得るための繁殖は行わない． 突然変異系 遺伝子記号で示し得るような遺伝子型を特性としている系統，および選抜淘汰（Selective breeding）によって特定の遺伝形質を維持することができる系統． モングレル（雑種）:
５）ミュ－タント系（Mutant strain） 動物に突然変異遺伝子が発見された場合，次世代に変異遺伝子を継代できることを確認し，近交系の確立あるいはコンジェニック系の確立に努める． ① 維持方法 ａ．コンジェニック系，コアイソジェニック系，セグリゲイティング系の樹立を試みる． ｂ．ホモ接合体同士で繁殖できない系統 ・筋ジストロフィ－マウス：ベスタチン（治療薬）の長期投与で症状は回復し，繁殖可能になる．このマウスは，生殖機能に異常はないが，交尾行動ができないために繁殖不能になっている． ・ヌードマウス：ホモの雄とヘテロの雌の交配で系統維持が可能．ホモの雌では授乳・哺育がじゅうぶんに行われない． ｃ．人工受精・受精卵の移植等
疾患モデル動物の系統維持，系統開発 １．由来が近交系の場合 ・コアイソジェニック系 ・コンジェニック系 ・セグリゲイティング系 ２．由来がクローズドコロニーの場合 ・近交系 ・コンジェニック系 ・セグリゲイティング系 ・選抜交配 ３．複数の遺伝子が形質の発現に関与 している場合 ・選抜交配 選抜交配 個 体 数 選抜 形 質 の 発 現 の 程 度 個 体 数 選抜 形 質 の 発 現 の 程 度
選抜交配 第一世代 X X X 第二世代 X X X 第三世代 X X X
後代検定による選抜交配 第一世代 X X X 第二世代 X X X X 第三世代
実験動物の遺伝コントロール 近交系 (inbred strain) 兄妹交配あるいは親子交配を20世代以上継続している系統動物．その結果，ほとんどの遺伝子座がホモ接合体になり，個体間の遺伝子組成もほとんど均一になる． クローズドコロニー (Closed colony) ５年以上集団の外から遺伝子の移入がなく，一定の集団内で，系統維持を目的にした繁殖にオス・メスともに25匹以上を使用している集団． ハイブリッド（交雑群, hybrid） 系統間のＦ１，Ｆ２，戻し交雑第１代（ＢＣ１），３元交雑種（three-way cross），４元交雑種（four-way cross）などを意味し，無原則な交配で得られた動物集団を意味しない．これらの交雑群では，次世代を得るための繁殖は行わない． 突然変異系 遺伝子記号で示し得るような遺伝子型を特性としている系統，および選抜淘汰（Selective breeding）によって特定の遺伝形質を維持することができる系統． モングレル（雑種）: 遺伝コントロールがなされていない動物
４－１) マイクロサテライトによる遺伝モニタリング 1. 遺伝モニタリングに適当なマイクロサテライトマーカーを選択する． 2. プライマー(特定遺伝子の前後に位置する配列が明確な部分，これを用いて遺伝子を検出する) の入手 3. DNAの抽出 4. PCR (Polymerase Chain Reaction) によるDNAの増幅 5. 電気泳動によるDNAバンドの検出 PCR法では4 bpの違いを明瞭に区別できる．
PCRによるDNAの増幅 電気泳動を行い，DNA断片の長さの違いによって泳動距離に差が生ずる．移動度の差から マイクロサテライトマーカーのサイズの差異を確認する 1 cycle 2 cycle Step 1 Step 2 Step 3 Step 1 Step 2 Step 3 DNA合成を始めるための核酸の断片 94 72 55 室温 温度 熱変性 熱変性 相補鎖の合成 相補鎖の合成 プライマーのアニーリング プライマーのアニーリング 4対の DNA 2対の DNA 1対の DNA 一本鎖DNA溶液を冷却すると相補的なDNAが結合して2本鎖となる • 2 3 4 5 6 7 8 • 時間（分） Step 1: 熱変性で2本鎖のDNAが1本鎖に別れる Step 2: プライマーと1本鎖DNAを結合させる． Step 3: DNAポリメラーゼにより2本鎖のDNAを合成
〈実験動物の病気〉 ○ 内因性の疾病 ・遺伝素因に起因 代謝疾患，免疫異常‐‐疾患モデル動物 奇形 ○ 外因性の疾病 ・環境中の物理的因子（温度，湿度，照明，騒音など） 科学的因子（飼料，飲水，アンモニア，消毒 剤，殺虫剤など） ・生物的因子 他種動物 昆虫等 微生物‐‐‐‐‐感染症 ヒト
感染症が動物ならびに実験に及ぼす影響 ・動物の健康を阻害 ・繁殖成績の低下 ・実験デ－タの解析を不能 機能更新: 免疫系の作動，リンパ球等の増加と活性化，生理活性物質の放出，炎症反応，発熱など 機能抑制: 病原微生物の侵襲を受けた細胞の機能の低下，壊死など 病変: 組織や細胞内に異物の出現，細胞内や組織内の微細構造の変化 １．個々の細胞の萎縮，変性，壊死など代謝障害による退行性変化 ２．血球，リンパ球などの流れに異常が生じた場合の循環障害 ３．抗体産生細胞が循環障害をともなった組織反応（炎症） ４．細胞や組織の肥大，増殖，再生などの進行性変化
① 感染症が大きな影響を及ぼす実験 ・免疫学や腫瘍学等に関連する研究：免疫系の作動により実験データが変動する．中・低度病原微生物の感染も実験データに影響を及ぼすと考えられる． ・毒性試験：薬剤等が毒性を発現する前に動物が死亡する． ・薬効試験等：動物の健康不良のためデータの信頼性が失われる． ② 影響が少ない実験 ・組織採取：採取した組織を使用して行う実験の一部． ・薬理学，外科学に関する研究領域の実験の一部 （しかし，同一施設で実施されている他の動物実験に影響することがあり得るため，充分な配慮が必要である）
Ⅱ．微生物コントロールによる動物の分類 １）無菌動物（Germfree animals） 定義：いかなる寄生体（微生物や寄生虫）も検出されない動物． 作出方法：妊娠末期に母動物から子宮を摘出し，無菌環境下（アイソレータ）で胎仔を育成． 維持方法：アイソレータで飼育．飼料や器材等はすべて滅菌． ２）ノトバイオート（knotobiotes） 定義：定着している微生物が確認されている動物． 作出方法：無菌動物に機知の微生物を定着させ，無菌環境下（アイソレータ）で維持する． 維持方法：アイソレータで飼育．飼料や器材等はすべて滅菌． ３）ＳＰＦ (Specific pathogen free) 動物 定義：指定された微生物（病原微生物），寄生虫が検出されない動物． 作出方法：無菌動物あるいは腸内細菌を接種したノトバイオートをバリア飼育室に移し，非病原性微生物を自然定着させた動物． 維持方法：バリア飼育室で飼育．飼料や器材等はすべて滅菌． ４）コンベンショナル (Conventional) 動物 定義：微生物コントロールが行われていない動物．器材等の滅菌はされていない． 維持方法：ＳＰＦ動物等とは隔離して飼育する．
ジャーミサイダルトラップよりアイソレータへジャーミサイダルトラップよりアイソレータへ
