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方法文章

胚胎移植与基因修饰兔的妊娠及哺乳管理

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DOI：

10.3791/67793

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2024年12月13日

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Obstetrics and Gynecology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Major Obstetric Diseases, Guangdong Provincial Clinical Research Center for Obstetrics and Gynecology, Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area Higher Education Joint Laboratory of Maternal-Fetal Medicine, The Third Affiliated Hospital, Guangzhou Medical University, 2Guangdong Medical Laboratory Animal Center, Guangdong Provincial People's Hospital (Guangdong Academy of Medical Sciences), Southern Medical University, 3Guangdong Provincial Key Laboratory of Large Animal Models for Biomedicine, School of Pharmacy and Food Engineering, Wuyi University

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本方案描述了一种针对胚胎移植和基因修饰兔的妊娠与饲养管理技术，旨在降低新生兔死亡率，并提高基因编辑兔的制备效率。

摘要

随着科学研究的进步，对基因编辑兔模型的需求日益增加。然而，目前针对基因编辑兔的妊娠与饲养管理体系较为有限，导致许多经验不足的研究人员所制备的基因编辑兔存活率较低。因此，提供适当的指导至关重要。本文总结了作者实验室在基因修饰兔的妊娠与饲养管理方面的实践经验，并提出了一套基本操作流程，包括妊娠诊断、产前护理、助产、辅助哺乳、断奶等操作，以及弱仔兔的抢救与护理措施。与传统兔场采用的自然分娩和哺育方式相比，该方法实现了更为精细化的管理，虽需投入更多时间与精力，但显著提高了哺乳期仔兔的存活率。本文所述方法适用于大多数涉及基因编辑兔或胚胎移植兔的实验室繁育场景，可为其他研究人员提供简明而有效的参考。

引言

兔子是生物医学研究中的经典动物模型，正日益成为连接啮齿类动物模型与大型动物模型之间差距的首选转化模型1,2。与大型动物相比，兔子体型适中、饲养空间小、饲养成本低、采血方便，有利于研究数据的重复采集和手术操作。兔子具有繁殖能力强、妊娠期短（新西兰白兔为28–32天）、产仔数多、生长速度快等特点3,4。与啮齿类动物相比，兔子在系统发育上更接近人类5，是一种经济高效且实用的猪和非人灵长类动物的实验替代模型6。与其他中大型基因编辑动物（猪、牛、羊、猫、狗、猴）相比，基因编辑兔子的制备成本较低，周期较短。随着基因治疗7,8,9、干细胞治疗10,11,12,13、脑科学研究14及其他科学领域1,15,16,17,18的发展，对非啮齿类物种进行基因编辑的需求日益增加。

基因编辑兔曾被认为是能够实现产业化应用的中等体型基因编辑动物之一6。然而，直至今日，基因编辑兔仍未实现大规模生产。其中一个主要原因是基因编辑兔的制备与繁育存在较大挑战，其难度远高于基因编辑小鼠或大鼠。目前能够高效培育基因编辑兔的实验室并不多。初学者往往难以成功制备基因编辑兔，并常遇到妊娠率低19、流产20、难产21、母兔拒绝哺乳22以及仔兔死亡23等令人困扰的问题。然而，关于基因编辑兔或胚胎移植兔的妊娠与饲养管理，目前尚缺乏系统的数据或文献指导，大多数实践仍基于普通养兔场的经验。

因此，本文总结了本实验室在转基因兔妊娠与哺乳管理方面的成熟经验，介绍了一套适用于胚胎移植兔及转基因兔的基本操作流程，包括妊娠诊断、产前护理、助产、人工辅助喂养、断奶，以及弱仔兔的抢救与护理。该流程专门针对基因编辑兔或胚胎移植兔的繁育而建立。与传统兔场的自然分娩和哺育方式相比，该妊娠与哺乳管理模式需要投入更多的时间和精力，但能显著降低仔兔的死亡率，其付出是值得的。

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方案

所有实验方案均经广东省医学实验动物中心动物实验伦理委员会批准。本研究涉及的MKRN3基因修饰兔繁育的伦理审查编号为B202210-6。本研究遵循1975年赫尔辛基宣言（1983年修订版）中规定的伦理标准。本研究所用的新西兰兔来源于中国广东省医学实验动物中心。本文所述转基因兔的妊娠与饲养过程，系作者实验室日常动物繁育实践的总结。所用试剂与设备的详细信息列于材料表中。

1. 妊娠诊断

  1. 第12天th 至14th 胚胎移植后一天（选择其中一个时间点），通过直接触诊确认妊娠。
    注意：此步骤可以跳过。如果触诊过于粗重或用力，可能导致怀孕兔子流产。
    1. 一手抓住兔耳后方的颈部皮肤，使兔臀部向前收缩，靠近兔腹部的臀区，另一手张开手掌，轻轻触诊腹部后端。
    2. 按压腹部至一定程度，若触诊到一串连续、光滑且有弹性的肉球，大小类似于蚕豆，则视为妊娠24.
  2. 如果条件允许，对15进行超声处理th 胚胎移植后一天通过超声检查判断兔子是否怀孕。兔子的妊娠诊断依据是在液性暗区中是否存在微小、强回声点（妊娠囊）。
  3. 在16期间th-18th 胚胎移植后数天，每天早晚各观察兔15分钟左右。若观察到兔出现焦躁不安、呼吸急促、拔毛筑巢等临产或发情期行为，则表明该雌兔处于假孕状态，并未真正受孕。
    注意：如果胚胎移植失败，雌性兔将在第16天出现类似分娩期或发情期的假孕现象。th-18th 由于黄体激素水平下降，持续数天。

2. 产前保健

  1. 让怀孕的兔子在妊娠期间自由采食，并每周添加一次新鲜青饲料。
  2. 第25天早晨或晚上th 胚胎移植后一天，将怀孕的兔子转移到分娩笼中。
    1. 提前对运输笼、动物培养箱、纸屑或刨花进行消毒。
      注意：选择符合国际尺寸标准的兔分娩笼，确保分娩笼内有足够的空间供母兔活动。选择能够防止母兔啃咬的保温箱。选用吸水性良好的厚纸碎片。根据当地动物设施管理的要求和建议，选择适当的消毒方法。
    2. 将孵育箱固定在产笼的一侧，并在动物孵育箱内放入毛巾、木屑或纸屑，供怀孕的兔子筑巢。
    3. 提供充足的饲料和饮用水。
    4. 轻轻地将怀孕的兔子转移到产仔笼中。
    5. 每天注意观察妊娠兔是否已在培养箱内筑巢。若未筑巢，则于第28天早晨在培养箱外添加一些纸屑和毛巾。th 妊娠天数
      注意：如果怀孕的兔子不在孵育箱内筑巢，很可能不会在孵育箱内分娩。在孵育箱外放置一些毛巾和纸片，以防止新生兔子在箱外失温死亡。

3. 分娩

注意：第0天指受精后不久及原核形成阶段。兔子为刺激性排卵动物，交配后10-12小时排卵。交配后次日获得的单细胞期胚胎被视为处于0.5天th 天。如果将单细胞期胚胎进行培养 体外 仅培养2-3小时后即转移至代孕兔，也被视为0.5th 妊娠天数

  1. 产前监测
    注意：兔子的妊娠期为28-32天。如果兔子在第30天之前分娩th 妊娠早期，胎儿体积通常相对较小，难产情况罕见。在妊娠30天之前，一般无需过度干预。th 天
    1. 第30天早晨th 在兔子妊娠期间，通过腹部触诊大致确定胎儿的数量、大小和活动情况。
      1. 一手抓住兔耳后方的颈部皮肤，使兔臀部向前收缩，靠近兔腹部的臀部区域，另一手张开手掌，轻轻触诊腹部后端，用力须轻柔。
        注意：对腹部施加一定压力可触诊到数个鸡蛋大小的椭圆形物，可感受到胎儿的活动。
    2. 如果发现怀孕兔子所孕育的胎儿数量仅为1-2只，则在第30天th 妊娠第d，于下午5点肌肉注射0.02 mg氯前列醇，以诱导兔子于次日分娩。
      注意：怀孕的兔子通常只有1-2个胎儿，成熟后容易发生难产或分娩失败。
  2. 加快分娩
    注意：如果怀孕的兔子在第31天早晨仍未分娩，st 妊娠天数，可根据以下条件判断是否需要促分娩。 若有超过2个胎儿，则不再进行后续操作。
    1. 如果怀孕的兔子仅怀有1-2个胎儿，并且在前一天已注射氯前列醇，则在第31天早晨st 妊娠当天，向肌肉注射10单位催产素以诱导分娩。 
    2. 如果怀孕的母兔出现分娩征兆（如焦躁不安、呼吸急促、耳部血管扩张、拔毛筑巢、刨地等），可肌肉注射10单位催产素以诱导分娩。
    3. 如果怀孕的母兔没有分娩迹象且胎动正常，则继续观察。若至第32天早晨仍无分娩，nd 妊娠当天，向肌肉注射10单位催产素以诱导分娩。
      注意：通常使用催产素可解决难产问题。一般在注射催产素后5–10分钟，妊娠兔将开始分娩。催产素的有效作用时间约为半小时，可在半小时后再次给药。不建议使用催产素引产超过3次。若催产素无效，应由兽医实施剖宫产。否则，胎儿将在子宫内死亡、软化，并经阴道排出。

4. 助产学

  1. 安置并准备好培养箱（图1）。
    注意：需在母兔分娩前预先准备。本研究所用培养箱的尺寸为长 × 宽 × 高 = 45 cm × 30 cm × 15 cm。
    1. 加入无菌吸水垫料，推荐使用玉米芯颗粒。
    2. 铺上毛巾作为垫材，并覆盖人造羽绒棉。
      注意：人造羽绒棉的材质为婴儿级聚酯纤维，无毒。人造羽绒棉非常适合用于新生仔兔的保温，但不可用于母兔筑巢，否则可能被母兔误食入胃中。
  2. 用毛巾迅速擦去新生仔兔体表的黏液，确保其呼吸通畅后，立即将其放入培养箱中。
    注意：若新生仔兔呼吸停止，应立即进行胸部按压辅助呼吸（25–35 次/分钟），使胸廓直径缩小 25%–30%，直至恢复自主呼吸。
  3. 母兔分娩后，统计产下仔兔的数量，并在培养箱上粘贴信息卡，注明修饰基因、新生仔兔数量、出生日期等信息。
    注意：新生仔兔适宜的环境温度为 30–32 °C。在培养箱内放置适量母兔毛发或人造羽绒棉，可达到良好的保温效果。兔舍环境温度应维持在 16–25 °C。母兔通常有 6–8 个乳头，若仔兔数量过多，可将部分仔兔交由其他母兔代为哺乳。

5. 产后护理

  1. 幼兔护理图2)
    注意：母兔分娩后，应让其休息约1小时后再进行哺乳。兔子通常每天哺乳1–3次。
    1. 用酒精棉清洁母兔的所有乳头，然后进行首次喂养。除哺乳外，其余时间将母兔与仔兔分开放置。
    2. 轻轻按摩每个乳头，并轻柔挤出第一滴乳汁。
    3. 1-2日龄幼兔的哺乳：每次将母兔置于垫子上，使其呈侧卧位或俯卧位，然后逐一将吮乳的幼兔放到母兔乳头处吸吮乳汁图2A1-2日龄的幼兔需每天喂食2-3次。
      注意：早产兔或低出生体重幼兔易发生低血糖。应尽快喂食 1 mL 5% 葡萄糖，并让其尽早吸食母乳。若幼兔体弱无法吮吸，则直接将 1 mL 5% 葡萄糖注入腹腔。
    4. 出生后第二天，使用记号笔在每只仔兔背部编号。剪取少量尾部组织用于基因分型。
    5. 喂养出生超过2天的幼兔：喂食时，将母兔放入恒温箱中，让其自行哺乳（图2B）。2至9日龄的幼兔每天需喂食1至2次，9日龄以上的幼兔每天喂食1次，直至断奶。确保幼兔吃饱（图2C).
      注意：如果母兔不愿哺乳，可喂食一些新鲜蔬菜，以提高其配合意愿。必要时，可在将母兔固定于稳定体位后进行哺乳。轻轻挤出母兔每个乳头的第一滴乳汁，以缓解乳房肿胀和疼痛，有利于仔兔吸吮乳汁。若上述方法无效，应选用其他哺乳期母兔进行代乳。
    6. 出生后的前4天内，每天用湿棉球清洁仔兔会阴部两次，以刺激胎粪和尿液的排出（图 2D).
    7. 随着幼兔毛发的生长，每天从培养箱中取出一些绒棉。
    8. 每天更换一次毛巾，直到幼兔生长到全身被毛完全覆盖为止。
      注意：通常情况下，第8步之后不再需要毛巾th 出生后一天。
    9. 若幼兔（1-2周龄）出现腹泻，应立即给予动物级庆大霉素，每次3滴（浓度为0.04 g/mL），每日2次，连续使用5天。
      注意：幼兔腹泻通常是由于吸食了患有乳腺炎的母兔的乳汁，或环境温度和湿度过高所致。幼兔发生腹泻后的死亡率非常高。
    10. 幼兔睁眼后（约2周龄），将其转移至铺有毛巾的护理笼中。 添加一些青饲料和日常饮食。
      注意：2-3周龄幼兔的适宜温度为23-30 °C。
    11. 将母兔与幼兔分笼饲养，每天仅打开隔板一次进行哺乳。
      注意：这可以防止幼兔咬伤母兔的乳头。
  2. 母兔的产后护理
    1. 哺乳期间，应让母兔自由饮水和采食，并饲喂适量的青绿饲料，以保证其营养充足。
    2. 若母兔患有乳腺炎，应立即停止哺乳，并给予适当的兽用抗生素治疗（推荐使用头孢菌素类）。将仔兔寄养给分娩时间相近的其他哺乳期母兔喂养。

6. 断奶

  1. 确保大多数幼兔在35日龄时断奶，体弱的幼兔在40日龄时断奶。
    注：幼兔（3周龄至3月龄）的适宜温度为20–25 °C，青年兔（3–6月龄）及成年兔的适宜温度也为15–25 °C。
  2. 根据实验需求，考虑断奶后是否接种常规疫苗。

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结果

本文介绍了一种针对胚胎移植和基因修饰兔的妊娠与哺乳管理方案。2022年底，作者实验室启动了基因修饰兔制备平台的开发工作。在此期间，遇到了若干常见问题，包括流产、无法足月分娩、难产、分娩前不拔毛筑巢、母兔拒绝哺乳或发生食仔现象、因产仔数过多导致乳汁不足，以及仔兔无法吮吸乳汁等。这些问题显著降低了基因修饰兔的繁殖效率。

通过总结经验并吸取这些问题的教训，我们建立了一套用于胚胎移植和基因修饰兔的妊娠与哺乳期管理方案（图3）。该方案显著提高了新生兔的存活率，并降低了哺乳期间的死亡率（表1）。对于大多数情况，除非是特定的基因修饰疾病模型，其因严重的出生后遗传病表型导致较高的死亡率，该方法已被证明是有效且可接受的。

目前，作者的实验室已从传统的自然分娩和哺育方法转向新建立的妊娠与哺乳期管理模式。迄今为止，该方法已成功培育出十余种新的转基因兔品系，并产生了大量后代。尽管该方法增加了工作量，但效果显著。图4<...

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讨论

胚胎移植和基因修饰兔的妊娠及哺乳管理主要步骤包括助产和早期辅助哺乳。难产是家兔常见的问题19。产程延长常导致胎儿缺血、缺氧甚至死亡25。适当使用催产素可有效缩短产程，减少胎儿难产的发生26。许多初产母兔无法自行拔毛筑巢，增加了新生仔兔体温流失和死亡的风险27,28。通常在肌内注射催产素后，家兔可在5–10分钟内开始分娩，有助于实施人工助产并提高仔兔存活率。母性行为差或经验不足常会影响仔兔的正常生长发育。通过辅助哺乳管理，可确保新生仔兔获得充足的母乳喂养，并将其安置于舒适的培养箱中，显著提高其存活率29。

本研究使用了一个简单的保温箱，利用人造羽绒棉和毛巾进行保温。新生仔兔的最适环境温度为 30–32 °C30。如有条件，使用温湿度...

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

本研究得到国家自然科学基金（项目编号：82101937）、广东省医学科学技术研究基金项目（项目编号：B2024069）和广州市科技计划项目（项目编号：SL2023A04J02229，任务编号：2024A04J4923）的资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
人造羽绒棉扬州安光纺织有限公司，中国5490-Jinyu
氯前列醇钠注射液上海全宇生物科技（驻马店）动物药业有限公司，中国163232207
玉米芯颗粒广东省医学实验动物中心，中国YUMIXIN
电子台秤永康润金衡器有限公司，中国rj-09
庆大霉素山西金福康生物制药有限公司，中国041531504
葡萄糖注射液河南科伦药业有限公司，中国H41022251
恒温箱佛山禅城华龙塑料厂，中国AAA-2用于新生兔
恒温箱 河北马宝丝网制品有限公司，中国https://qr.1688.com/s/AJ1K7O3p作为母兔的产窝
胰岛素注射器Becton, Dickinson and Company, USAUltra-Fine,328421
催产素注射液广州白云山明兴制药有限公司H44025245
青霉素注射液广东康泰源畜牧有限公司，中国300012430
兔分娩笼苏州苏航科技装备有限公司，中国苏州RB42-8G
毛巾浙江洁利雅有限公司，中国W3290

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