生命之初--CSH小鼠分子胚胎课侧记

生命之初--CSH小鼠分子胚胎课侧记

royluo在精彩的“从纯化到星辰"系列后又在CSHL开始了分子胚胎课新的学习，笔记这里继续转载，虽然属于另一技术范畴内的心得似乎与改版不大符合，但对培养生物领域全面综合的研究大局观还是有极好的借鉴作用.........

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发信人: royluo ( 罗马情结), 信区: Biology
标 题: 生命之初---CSH小鼠分子胚胎课侧记（一）
发信站: BBS 未名空间站 (Wed Jun 28 12:16:34 2006), 转信

本文献给YL

（一）新的开始

去年（２００５）四月份我参加了冷泉港实验室开设的《蛋白质纯化与鉴定》
培训课，并写了"从纯化到星辰"系列短文来回顾这个课程。一开始只是抱着写
着好玩，八卦一下的想法，写到后来整个系列就变成了很严肃的学习笔记。起初
我还担心MITBBS 生物版的网友会觉得这种形式很枯燥无味，没想到大家反应还
挺热情，让我很受鼓励。

"从纯化到星辰"只是开了一个头。今年我想向大家介绍冷泉港实验室开设
的另一个很重要的课程，《小鼠分子胚胎学》(Molecular Embryology of the
Mouse)。之所以今年去学习这门课程是因为我希望利用动物模型来研究复杂的人
类疾病。我一直认为简单的体外实验体系是不可能让我们真正理解人类疾病中出
现的复杂现象的。我举一个简单的例子吧。我做cancer metastasis，研究了两
个有相同遗传背景的人结肠癌细胞株A和B。A是从病人的primary tumor分离出来
的，一年之后这个病人出现癌转移，B是从扩散到淋巴结中的癌症中分离出来的。
我当时就猜想B应该有更强的转移能力。在做细胞培养的时候我注意到B的增生速
度要比A快很多。同样20%的初始密度，B三天就能长满，而A则要十多天才能勉
强到80%。我注意到这个现象之后，高兴坏了，愈发肯定A的转移能力肯定比B弱
很多。为了验证这一点，我把这两个细胞株分别注射到裸鼠血液循环系统里面
诱导metastasis。大大出乎我意料的是：两个细胞株几乎是在同时诱导出
了metastasis！后来我又翻查了别人的研究，发现不少实验室都有类似的发
现。结论是不能用癌细胞在体外培养中的性状来预测其metastasis的能力。
由此可见，审慎选择合适的系统和模型是十分重要的。

去年年初申请蛋白质纯化课的时候，我就对小鼠课程产生了浓厚的兴趣。
但是那个时候我只有生化的背景，做的研究跟小鼠也没有任何关系。这种情
况下，申请这个课程是很难被录取的。所以我最后决定先去上蛋白质纯化课，
等待时机成熟之后再去申请上小鼠课程。去年年底答辩之后，我转到了一个
新的实验室做博士后，研究cancer metastasis。虽然我做的动物实验还是非
常有限，但觉得时机已经成熟，于是在二月份的时候递交了申请。

冷泉港的《小鼠分子胚胎学课》是一个门阑很高的课，每年有超过六十人申
请，但只有十四个名额。而且主管教师喜欢diversity，喜欢搞平衡。以今年为
例，一共十四个学生，一半女生一半男生；六个研究生六个博士后两个faculty；
所有学生做的方向都不一样。我能被选上是极端走运了，因为我正好认识一个主
讲老师，我还是他一篇文章的第三作者。另外这个课的时间有三个星期，比蛋白
质纯化课多了一个星期，学费也贵了不少，要三千五百刀。我年初拿了一个博
士后的fellowship，每年有额外经费用做开会买电脑什么的。所以就不用自己
掏腰包了。现在想起来，真是撞大运了。

四月底收到冷泉港的录取通知之后，心里一阵狂喜，但同时又在琢磨这个
课到底会教些什么。六月六号我开车赶到了冷泉港，一年之后又回到了熟悉的
环境，感到十分激动。

（二）梦之队

六月六号晚上，讲课老师和学生在冷泉港Beckman Neuroscience Building 的
Plimpton conference room会面，主要是相互认识，同时介绍这门课的光荣历史
和计划安排。冷泉港所开课程中历史第一悠久的是《高级细菌遗传学》，有五十
多年的历史，而第二悠久的就是《小鼠分子胚胎学》了。八十年代初的时候，转
基因老鼠技术刚刚诞生不久，Watson提议开一门课程教人做显微注射。于是
１９８３年开了第一次课，一直延续到现在，到今年已经是２４届。在二十多年
的时间里面，授课内容从单一的显微注射拓宽到小鼠胚胎发育的各种实验技术。
这门课实验部分覆盖面之广是我上课之前完全没有意识到的。有多广呢？大家可
能都熟悉一本厚厚的实验手册叫做"Manipulating the Mouse Embryo:a
laboratory manual"。这本手册描述的实验８０％我们都做过或者演示过。而且
最难最有用的实验技术我们必须自己动手做。按主讲老师Michael Shen的说法就
是，这些技术是dying technique。因为很多小鼠胚胎发育技术比较复杂，如果没
有人手把手教，只是看手册的话，是不可能学会的。这就是为什么所有的研究所
和大学都有transgenic mouse facility的原因。依赖transgenic mouse
facility来帮忙当然是很简单了，但是有些时候还是得自己动手做。我举一个例
子吧。世界上最早的基因敲除老鼠是由三个不同的实验室在１９８９年做出来的。
而在国内，第一个基因敲除老鼠一直到２０００年才在上海生化细胞所胡赓熙实
验室诞生。比国外整整迟了十一年时间！说起来难以置信，但也可以理解，因为
大部分回国的中国科学家也不知道怎么做这些实验。

小鼠胚胎实验这么复杂，大家可以想像得到，教师队伍必须非常有经验才能
传授这些技术。事实上，这门课的教师队伍的水平让人目瞪口呆，毫不夸张的
说就是一只全明星梦之队。跟《蛋白质纯化课》比起来，《小鼠分子胚胎学》
的教师队伍就象大海和小溪的关系。首先《小鼠分子胚胎学》常驻教做实验的
老师就有六个人，而且都是教授级别的，而《蛋白质纯化课》教做实验的好多都
是研究生；其次，应邀做报告的教授有近三十人，人数比《蛋白质纯化课》多了
一倍不说，水平可以说是星光灿烂。很多应邀做报告的教授自己就是实验高手，
我们做实验的时候，他们就会到实验室来逛，并且手把手的教做一些技术。另外
有些技术比较特殊，即使是主讲的六个老师也不是很熟悉，这样就完全依靠应邀
做报告的教授亲自动手来教。相比之下《蛋白质纯化课》就差太多了，为了省
旅费，都是就近找的冷泉港教授讲课。而这些教授做的东西往往跟蛋白质纯化
关系不是很紧密，到最后我觉得没有学到什么东西。第三，整个实验课中，后
勤做得非常好。主讲老师提前四天就到冷泉港准备老鼠交配。冷泉港动物房专
门提供了两个房间用来养课程用的数千只老鼠。因为很多实验技术需要反复绻

有人手把手教，只是看手册的话，是不可能学会的。这就是为什么所有的研究所
和大学都有transgenic mouse facility的原因。依赖transgenic mouse
facility来帮忙当然是很简单了，但是有些时候还是得自己动手做。我举一个例
子吧。世界上最早的基因敲除老鼠是由三个不同的实验室在１９８９年做出来的。
而在国内，第一个基因敲除老鼠一直到２０００年才在上海生化细胞所胡赓熙实
验室诞生。比国外整整迟了十一年时间！说起来难以置信，但也可以理解，因为
大部分回国的中国科学家也不知道怎么做这些实验。

小鼠胚胎实验这么复杂，大家可以想像得到，教师队伍必须非常有经验才能
传授这些技术。事实上，这门课的教师队伍的水平让人目瞪口呆，毫不夸张的
说就是一只全明星梦之队。跟《蛋白质纯化课》比起来，《小鼠分子胚胎学》
的教师队伍就象大海和小溪的关系。首先《小鼠分子胚胎学》常驻教做实验的
老师就有六个人，而且都是教授级别的，而《蛋白质纯化课》教做实验的好多都
是研究生；其次，应邀做报告的教授有近三十人，人数比《蛋白质纯化课》多了
一倍不说，水平可以说是星光灿烂。很多应邀做报告的教授自己就是实验高手，
我们做实验的时候，他们就会到实验室来逛，并且手把手的教做一些技术。另外
有些技术比较特殊，即使是主讲的六个老师也不是很熟悉，这样就完全依靠应邀
做报告的教授亲自动手来教。相比之下《蛋白质纯化课》就差太多了，为了省
旅费，都是就近找的冷泉港教授讲课。而这些教授做的东西往往跟蛋白质纯化
关系不是很紧密，到最后我觉得没有学到什么东西。第三，整个实验课中，后
勤做得非常好。主讲老师提前四天就到冷泉港准备老鼠交配。冷泉港动物房专
门提供了两个房间用来养课程用的数千只老鼠。因为很多实验技术需要反复重
复才能学会，所以讲课老师准备了几乎是无限量的老鼠来供我们练习。每天做
完实验之后，一个硕大的红色塑料袋往往装满了老鼠尸体。到后来，老鼠供应
量超过了学生杀老鼠的速度，即使不停的dissect，也杀不完，让人ft不已。
另外仪器也是最先进的，由各个公司免费借用，每个人都有一台很好的
dissecting microscope，另外每两人有一台microinjector。有些应邀做报告
的教授看到我们一共十四个学生竟然有七台microinjector，都吃了一惊。另
外，我们还有一台很先进的confocal microscope ，三台fluorescence　
microscope，一台paraffin 切片机，和一台低温切片机。所有这些机器都是全
新的。各个提供仪器的公司包括Zeiss, Leica, eppendort, Olympus，都派了
技术人员来蹲点，随时为我们解疑答难。冷泉港为了这个课真的是下了血本，
算上十四个学生交的学费，不考虑学生和老师的吃住，冷泉港还要投入八万美
元才能把缺口填上。　

（三）****

《小鼠分子胚胎学》的老师和学生可以说来自****。主讲老师(instructor)
有两位---UMDNJ的Michael Shen和杜克大学的Blanche Capel。辅讲老师
(co-instructor)也有两位---Stowers的Paul Trainor和北卡的David Threadgill。
Michael 和Blanche在2003~2004是辅讲老师，之后转成主讲，今年则是最后一年执
教这个课。明年就会由Paul和David接班。我博士实验室和Michael 合作过，我还
是他一篇文章的第三作者。前面提过，如果不是因为认识他，我是绝无可能被这
个课录取的。所以我对他是相当感激的。以前虽然合作过，但是我没有见过他。
上了这个课之后才对他有些了解。一开始觉得他有点浮，喝酒之后还会比较疯，
比如跳到桌子上跳舞什么的。但是很快我就发现这老哥在学术上非常牛，分析
问题往往是一针见血。比如metastasis领域还主要停留在用裸鼠xenograft为
研究手段的层次上，Michael则认为这种研究方法完全不对。他的想法和我的
想法可谓是不谋而合。Blanche Capel是一个人特好的中年妇女，据说是南方
的大户人家之女，做了几年家庭主妇之后再去做博士和博士后的。Paul和
David这两位教授人非常nice，科学也做得很好。Paul比较年轻，还是
assistant professor。David Threadgill年纪大一些，小鼠遗传学功底非常
深厚。除了主讲老师和辅讲老师以外还有两位经验极其丰富的助教(assistant)：
Diana Escalante-Alcalde和Jaime Rivera-Perez。Diana是墨西哥人，在墨
西哥城一个研究所当教授。Jaime则在北卡一个实验室，很快就要搬到麻
州大学去做faculty了。这两位助教人特别特别好，有问必答，百问不烦。

现在来谈谈我在课上的同学。Malgosia---我博士实验室的同事，人其实
不错，只是非常情绪化。所以我总是尽量避免招惹他。她在做一个糖基转移酶
的knockout，而我做了这个酶的生化分析。Daryl---摩门教徒，在德州做小
儿科医生，也做不少研究。人巨nice，有五个孩子。Felicia---台湾人，也
是医生，在BU做医生。她动手能力很强，人也不错。只是有时候会有一种让
人不爽的优越感。我猜这是她为什么三十好几了还没结婚的原因，。
Malin---可爱的小女生，刚开始读博士，瑞典人，来自karolinska研究所。
Clemens---德国佬，年纪比较大了，在fox chase cancer center做博后。
Christina---在UCSF读博士，做bioinformatics，人挺聪明的。
Angelique---冷泉港Hannon实验室研究生，才二年级就已经在Nature上
发了一篇第一作者。Sebastien---法国男生，在巴斯德研究所做博士后，
据说专门学过跳舞。Elia---西班牙University of Barcelona的研究生，
不过马上就要去伦敦做博士后了。Elia是所有同学中唯一的烟民。她人
十分友好，每次看到我总是主动和我打招呼。Nitzan---犹太人，从以
色列移民过来的。现在在芝加哥大学用分子生物学来研究人类进化。
他老板竟然还是个中国人，叫蓝田。我最近还在一个中文网站上看到过
对他的介绍。Nitzan这老兄把***人贬得一钱不值，不知道是不是受了
他老板的影响。Rajika---印度女生，在冷泉港David Spector实验室做
博士后。Dave---在Berkeley做博士后，在一个zebra fish的实验室做。
不知道为什么跑来学小鼠胚胎学。Dave的绘画功底了得，我们课程的
T-shirt就是由他设计的。Zhengyi---来自Washington Univ的博士后。
这老哥人很不错，做实验也很好。

谈完老师和同学，现在谈谈受邀做报告的教授。这里面牛人很
多，我只想谈谈两个诺贝尔奖级别的教授。第一个叫Ann Mclaren，
从英国来。这是一个八十四岁，个头特矮，还驼背的老奶奶。她其貌
不扬，但是很难想到的是，她其实是小鼠胚胎发育的祖师级人物之一。
在六十年代，她发展了一系列技术，证明可以把着床前
(pre-implantation)胚胎从怀孕小鼠分离出来，进行体外培养和改造，
然后重新放回到小鼠的子宫里面，让其继续发育。这是一个极其伟大的
贡献。可以想像，没有Ann的贡献，所有现在这些transgenic 和
knockout mice都是不可能出现的。主讲老师Michael跟我们说，在这个
课上教学生做一些实验是很有压力的，因为发展这些技术的Ann会在旁
边看，搞不好还会当面说教的不对，让人下不了台。对我来说，能受
到Ann 的指导，可谓是莫大的荣幸。因为这些前驱性的工作，Ann获得
过2002年***大奖(http://www.japanprize.jp/e_2002_1_2.htm。
另外Ann其实是一个铁娘子，说一不二，很直爽的那种人。据说原来她
有一个竞争对手，和她想做一样的东西。然后Ann去信说：XXX啊，我
知道你想做某某方向，但是我也感兴趣。现在我给你六个月时间，如
果六个月时间你还没有拿到任何结果，我就不客气也做这个了。哈哈。
真是一个有意思的老奶奶。除了Ann有希望得诺贝尔奖外，另一个教授
Oliver Smithies也很有希望。我会在以后介绍他的报告。这是一个八
十出头的老头，在北卡当教授。人非常好，而且很风趣。他的贡献很多，
但是最大的一个是证明了可以用同源重组(homologous recombination)
的办法来修饰哺乳动物细胞的genome。凡是做过mouse knockout的同学
应该马上意识这是多么了不起的一个贡献了把。没有Oliver的这个发现，
mouse knockout只是科学幻想而已。正因为这个贡献，Oliver荣获了
2001年的lasker awards。由于50%的lasker获奖者后来都获得了诺贝尔
医学奖。我觉得如果诺贝尔奖要奖励mouse knockout技术的话，Oliver
一定会拿到的。

（四）基本功

　　六月七号的早上，整个课程正式开始。每天的安排都是早上由一个教授做三个小时
的讲座，下午做实验，然后晚上又是一个教授做三小时的讲座。六月七号早上的报告是
主讲老师Blanche Capel做的，主要是介绍小鼠做为实验模型动物的历史，以及小鼠遗
传学的基本知识。这个课程主要涉及小鼠的发育，遗传上的东西谈的比较少，算是一个
不足之处。Blanche的报告比较系统，介绍起来会颇费笔墨，所以我想推迟到以后的连
载中来仔细讨论。首先介绍一下六月七号第一天的实验课所教的一些基本技能。

　　万事开头难，要想把小鼠实验做好了，需要会一些基本功。首先一个问题是怎么避
免老鼠咬你。按照主讲老师Blanche的说法就是"you have to feel comfortable with
mice before mice feel comfortable with you"。这个说法是很有道理的。实验室
用鼠本来就是从宠物鼠繁殖而来，性情比较温和，只要不去猛烈刺激它，它就不会咬
你。如果处理老鼠的时候有足够信心，动作就不会很笨拙，这样老鼠就不会因为紧张而
乱咬。 避免刺激老鼠的一个诀窍是让老鼠的两个前爪有东西可抓。如果把老鼠放在平
滑的桌面上，老鼠就会挣扎得很厉害，很难控制。要想控制好老鼠，最好的办法是在拽
住尾巴把老鼠拖出来之后，立即把老鼠放在鼠笼铁盖上，让老鼠两个前爪抓住盖子的铁
条。如果必须得在实验台上操作，最好垫一层质地粗糙的纸巾，把老鼠放在上面。当然
说起来很简单，如果没有经验的话，一开始跟小鼠打交道还是很狼狈的。上这个课之前，
我动物实验的经验基本为零，只做过裸鼠的一些简单试验。裸鼠的牙齿比较弱，所以跟
裸鼠打交道，我从来不怕被咬。正常的老鼠咬起人来就厉害多了。在这个课程中我多次
被老鼠咬，不过运气好只是咬破手套而已。

　 实验课里面我学到的第二个基本功是杀老鼠。课程老师都是爱鼠之人，在课程里面
反复强调要人道对待小鼠，不能给小鼠带来太多痛苦。处死老鼠的办法有很多种，最人
道的办法是头颈脱臼处死法(cervical dislocation)。也有人用断头台砍头处死，或者
是用CO2闷死老鼠（比如我所在的学校）。具体的方法操作起来很简单，让左手大拇指
和食指顶在老鼠脑后把老鼠压住，然后右手拽住老鼠尾巴根部用力往后拉，让老鼠的脊
椎和大脑迅速断开。脊椎和大脑断开的时候，压在老鼠脑后的手指可以感觉得出来。处
死之后，老鼠有时候还会有挣扎，但往往是条件反射。测试老鼠是否已经死亡的办法，
是用手轻碰老鼠的后爪，如果老鼠还有反应，说明还没死。课程一开始的时候，很多女
生杀老鼠都有问题，不太敢用手指按住老鼠，而是用镊子之类的工具。我觉得这样做法
不是很合适，因为没法确定是否真的脱臼了。 如果你从来没有用这种办法杀过老鼠，
最好先处死一只被麻醉的老鼠，弄清楚老鼠头颈脱臼的手感，这样再杀老鼠的时候就知
道该用多大力气了。否则力气太，性情比较温和，只要不去猛烈刺激它，它就不会咬
你。如果处理老鼠的时候有足够信心，动作就不会很笨拙，这样老鼠就不会因为紧张而
乱咬。 避免刺激老鼠的一个诀窍是让老鼠的两个前爪有东西可抓。如果把老鼠放在平
滑的桌面上，老鼠就会挣扎得很厉害，很难控制。要想控制好老鼠，最好的办法是在拽
住尾巴把老鼠拖出来之后，立即把老鼠放在鼠笼铁盖上，让老鼠两个前爪抓住盖子的铁
条。如果必须得在实验台上操作，最好垫一层质地粗糙的纸巾，把老鼠放在上面。当然
说起来很简单，如果没有经验的话，一开始跟小鼠打交道还是很狼狈的。上这个课之前，
我动物实验的经验基本为零，只做过裸鼠的一些简单试验。裸鼠的牙齿比较弱，所以跟
裸鼠打交道，我从来不怕被咬。正常的老鼠咬起人来就厉害多了。在这个课程中我多次
被老鼠咬，不过运气好只是咬破手套而已。

　 实验课里面我学到的第二个基本功是杀老鼠。课程老师都是爱鼠之人，在课程里面
反复强调要人道对待小鼠，不能给小鼠带来太多痛苦。处死老鼠的办法有很多种，最人
道的办法是头颈脱臼处死法(cervical dislocation)。也有人用断头台砍头处死，或者
是用CO2闷死老鼠（比如我所在的学校）。具体的方法操作起来很简单，让左手大拇指
和食指顶在老鼠脑后把老鼠压住，然后右手拽住老鼠尾巴根部用力往后拉，让老鼠的脊
椎和大脑迅速断开。脊椎和大脑断开的时候，压在老鼠脑后的手指可以感觉得出来。处
死之后，老鼠有时候还会有挣扎，但往往是条件反射。测试老鼠是否已经死亡的办法，
是用手轻碰老鼠的后爪，如果老鼠还有反应，说明还没死。课程一开始的时候，很多女
生杀老鼠都有问题，不太敢用手指按住老鼠，而是用镊子之类的工具。我觉得这样做法
不是很合适，因为没法确定是否真的脱臼了。 如果你从来没有用这种办法杀过老鼠，
最好先处死一只被麻醉的老鼠，弄清楚老鼠头颈脱臼的手感，这样再杀老鼠的时候就知
道该用多大力气了。否则力气太小，弄不死老鼠，力气太大又可能弄得血肉模糊，甚至
把老鼠整个头部给扯下来。

　　第一天实验教的第三个基本功是腹腔注射（intraperitoneal injection），简称
IP injection。对我们来说，IP injection非常重要，因为很多实验都是所谓的存活手
术（survival surgery），需要麻醉小鼠，而一般用IP injection 来导入麻醉剂。IP
injection的第一步是要把老鼠束缚住，露出腹部。正确的做法是用左手的大拇指和食指
牢牢的捏住老鼠颈背处（scruff），让老鼠不能转过头来咬你，然后右手拉住老鼠尾巴，
让老鼠面朝上整个身体绷紧，然后左手小指和无名指按住老鼠尾巴根部。这样一只手就可
以让老鼠动弹不得。大家可能意识到一个问题：小鼠的四肢没有被固定住，万一注射的时
候小鼠四肢乱动怎么办啊？事实上，小鼠一旦发现自己头部不能转动，会自觉变得非常平
静，四肢不会有任何动作。这是一个很有意思的现象，有人说是装死，但我觉得更有可能
是一种自然的条件反射。因为很多哺乳动物母兽转移幼兽的时候，是用嘴叼住幼兽的颈背
的，这个时候幼兽就会自觉的停止挣扎。上这个课之前我也在裸鼠上做过IP injection，
但总要花很大力气，因为固定的不好，小鼠头可以转动，以至于下肢乱动，有时候竟然会
踢掉针头。所以束缚住老鼠的头部是关键中的关键。固定住老鼠之后，下一步就是扎针。
扎针点可以选小鼠腹面中线上，从尾部到头部的第一对和第二对乳头之间的位置。针头应
该朝向小鼠头部，倾斜二三十度角插入小鼠腹腔。这个位置斜插比较理想，因为即碰不到
胸腔，也碰不到腹腔最主要的脏器，最坏的情况也就是扎到肠子罢了，对老鼠影响不大。
另外我习惯把整个针头都插入，这样确保不仅穿透皮肤也穿透了肌肉层。否则的话，注射
的地方会出现一个大包，还得重来。

（五）shock and awe

上一节里，我提到了六月七号第一天所涉及的动物实验基本功。有网友可能因此觉得
这个课教的东西很简单。要这么想就大错特错了，这个课程的特点是前难后易，第一天的
实验就很麻烦。一下午实验下来，我好像脱了一层皮，整个感受可以用shock and awe来
形容。想到还要这样再熬２０天，我就直哆嗦。当时甚至有了要求退钱走人的想法。当然
了，我最后还是坚持住了，十天之后重温第一天实验的时候，突然觉得其实一点也不难。
当然这是后话了。

　为了让大家理解第一天实验的重要性，我先简单介绍一下小鼠的着床前胚胎发育（pre
-implantation embryo development）。雌鼠和雄鼠交配之后，从卵巢排出的卵子在输卵
管壶腹部（ampula）受精。大概在1.5dpc（days post coitum，交配后天数）的时候，受
精卵开始分裂成双细胞胚胎，并在一天左右的时间里分裂成八细胞胚胎。在这个分裂过程
里面，细胞虽然进行分裂，但是并没有生长，所以整个胚胎的体积没有太大变化。从八细
胞胚胎开始，分裂的细胞开始表达一些细胞粘连分子，以至于所有细胞团缩在一起，形成
一个桑葚般的结构，叫作桑葚胚（morula）。这个时候大概是2.5dpc。桑葚胚继续发育，
在3.5dpc的时候演化成囊胚（blastocyst），并从输卵管进入到子宫。囊胚是一个三分之
一满的球形结构。表面细胞组成所谓的滋养外胚层（trophectoderm），最后会发育成胎
盘（placenta）的一部分；内部的细胞则称为内细胞群（inner cell mass），最终会发
育成胎儿。到了4.5dpc 的时候，囊胚从包被其表面的蛋白质壳状结构透明带(zona
pellucida)中孵化出来，然后与子宫内膜相互接触，引发子宫形成一种海绵状细胞组织包
裹整个胚胎。这层组织称为蜕膜（deciduum）。至此，胚胎被完全固定在子宫里面，直到
发育完全。这个固定在子宫的过程被称为着床（implantation）。

着床前胚胎（pre-implantation embryo）有几个特点很有意思：第一，从上面的介绍
可以知道，这个阶段的胚胎很容易从怀孕雌鼠取出来。只需要冲洗输卵管或者子宫就行了
；第二，这个阶段的胚胎容易进行体外培养。只要一般的细胞培养条件就可以了。相比之
下着床后胚胎（post-implantation embryo）的体外培养就要麻烦得多；第三，也是最重
要的一个特点，就是如果把着床前胚胎（pre-implantation embryo）放到怀孕或者假孕
的雌鼠输卵管或者子宫里面，这些胚胎可以继续发育成熟。

正因为以上三个特点，我们可以通过改变着床前胚胎基因结构的办法来获得转基因小
鼠和基因敲除小鼠。以基因敲除老鼠为例，就是首先从怀孕小鼠子宫里面获得囊胚（
blastocyst），然后把目的基因一个拷贝被敲除的胚胎干细胞（embryonic stem cells）
显微注射到囊胚里面，并且把囊胚放到假孕的小鼠子宫里面发育成所谓的嵌合体小鼠（
chimera）。之所以叫嵌合体，是因为这种小鼠身体各器官组织有一部分细胞由原有囊胚
发育而成，另一部分则由注射入囊胚的基因敲除胚胎干细胞发育而成。如果运气好的话，
一部分性腺细胞也是由注射入囊胚的基因敲除胚胎干细胞发育而成，从而产生基因敲除的
卵子或者精子。这种现象就是所谓的性腺遗传（germ line transmission）。把这种嵌合
体进行近一步交配的话，就可以最终获得基因敲除老鼠。我们六月七号第一个主要实验是
子宫冲洗（uterine flushing），目的在于从怀孕雌鼠（3.5dpc）子宫里面分离囊胚（
blastocyst）；第二个实验是胚胎子宫转移，目的是练习把囊胚放到假孕的老鼠（2.5dpc
）子宫里面让其继续发育。上面刚刚提到，这两个实验是做基因敲除老鼠的两个关键步骤
。虽然一般都是由transgenic mouse facility来做，但是如果做大量的基因敲除的话，
还是自己会做比较方便，快速以及省钱。

（六）Uterus/womb/matrix

　我们这个课程设备比较先进，演示试验用的显微镜都接了摄像头，跟一个三十寸的液
晶大电视相联。所以老师演示什么实验，我们是看得一清二楚。负责演示子宫冲洗（
uterine flushing）和胚胎子宫转移（uterine transfer）这两个实验的是Michael Shen
。他做起来倒是轻车熟路，干净利落，让人觉得好像只是小意思而已。但我心里十分紧张
，因为我在本科的时候动物实验就是稀里糊涂的，到美国几年更是最近两个月才做点最简
单的动物实验，不知道自己能否挺过去。但是紧张也没用了，只有硬者头皮上了。

　第一个实验是子宫冲洗（uterine flushing）。首先是怎么将老鼠开膛破肚。这一步
比较简单。把老鼠头颈脱臼处死之后，腹面朝上，喷些70%乙醇，用纸巾把脱落的毛擦掉
。然后如果是按Michael的办法，就是在老鼠腹部沿着头尾中线的方向把皮肤剪开一个小
口，然后用手把这个小口向两边撕开，这样被肌肉层包裹的整个腹腔就可以看得见了，然
后就是把肌肉层剪开，露出腹腔的脏器。Ann Mclaren喜欢的办法，是在老鼠腹面头尾中
线的中点处切开一个跟中线垂直的小口，然后用手把这个小口向头尾两边用力撕开。这样
一来，小鼠的整个身体都被剥皮了，只要剪开肌肉层就可以了。

将老鼠开膛破肚以后，下一步就是找到子宫了并把子宫分离出来了。小鼠的子宫是一
个"V"形的对称的管装结构。大概位于腹腔中偏背部的位置。子宫分叉的两部分称为子
宫角（uterine horn）。两个子宫角分别与左右两侧的输卵管以及卵巢连在一起。有意思
的是卵巢的脂肪垫（fat pad）将两侧的肾脏和卵巢又连在了一起。所以找到子宫的诀窍
就是找到肾脏。两个子宫角在靠近老鼠尾部会聚在一起，称为子宫颈（cervix）。子宫颈
则通往阴道。找到子宫颈比较容易，因为膀胱和子宫颈在一个位置，而膀胱很容易找到。
打开腹腔之后，首先看到的是乱七八糟一堆肠子，以及靠近头部方向的好几片肝脏。我的
经验是，如果你过去完全没见过子宫是什么样的，最好先找小鼠的左子宫角，然后顺藤摸
瓜找右子宫角。为什么要这样找呢？因为小鼠的胃和脾脏都在左侧，比较容易辨认，而左
边的肾脏就埋在胃的下面（以腹面朝上），且靠近脾脏。实际操作起来很简单，首先把小
鼠的肠子尽量往小鼠的右边扒开，露出胃，然后用镊子翻开胃，找到肾脏。找到肾脏之后
，卵巢，输卵管和子宫角就一目了然了。我对小鼠的解剖构造不是很了解，所以第一次解
剖找子宫时糗了一把，把胃认成了肾。当然以后这个错误再也没犯过，而且可以几秒钟之
内就把子宫给分离出来。我这里强烈推荐一本介绍小鼠解剖构造教材的网络版，有兴趣的
同学可以去看看http://www.informatics.jax.org/cookbook/。

子宫角有一侧附着有腹膜（mesometrium），有很多血管和脂肪组织，比较脏，需要
在冲洗子宫之前去掉。这时左手用镊子把子宫角拉起来，露出腹膜，然后用解剖小剪刀把
腹膜组织尽可能的剪掉。接着就在靠近子宫与输卵管接口处剪断，并把左子宫角拉出来，
露出子宫颈。下一步要在子宫颈剪一刀，把子宫和阴道分开。此时比较重要的是不能把左
右两个子宫角也剪断了，这是因为子宫颈开口比较大，冲洗用的针头需要通过子宫颈插入
子宫角。下一步就是分离右子宫颈，步骤跟前面说的一样。分离子宫上面可能会有不少血
污，所以可以短暂的在干净的kimwipe纸巾上放一下，吸掉这些脏东西。

将分离的子宫放在35mm或者100mm培养皿的盖子上，然后就可以在解剖显微镜下进行
冲洗了。这里之所以用培养皿的盖子还不用培养皿本身是因为培养皿盖子的盖沿非常浅，
便于操作，这是我总结出来的经验。冲洗之前首先应该把显微镜调成暗视野，这样乳白色
的子宫更清楚一些。用来冲洗用的工具是26～30 gauge针头和一毫升的针管。操作之前针
头必须在砂纸上磨钝，否则很容易把子宫刺破。我们用来冲洗子宫用的培养液是M2，每个
子宫角大概需要三四百微升的M2 media来冲洗。冲洗过程本身看起来很简单，就是把针头
通过子宫颈插入子宫角。前面我提过，子宫颈开口比较大，所以只需要非常轻柔的用针头
去试探子宫颈口就可以，针头往往很容易进去。这里千万不能用蛮力，否则一旦把子宫戳
破了，就很难找到子宫的通道了。我第一次做的时候非常弱，把子宫颈部戳的稀烂，所以
最后根本不知道针头是否进入了子宫管道结构里面，然后就胡乱冲洗一下，居然还拿到了
两三个囊胚。后来我就学乖了，用针头非常轻的试探子宫颈口，插入之后进入到一个子宫
角。然后再用镊子把针头插入的子宫部位和针头一起夹起来，防止注射的培养液反冲出来
。下一步就是注射培养液了。注射的瞬间，你会发现整个子宫角会突然膨胀起来，并且变
的透明一些，这就说明冲洗成功了。接着再冲洗另一个子宫角。冲洗完之后把子宫扔掉就
可以开始找冲洗出来的囊胚了。

囊胚只有针尖大小，直径还不到一百微米，必须用解剖显微镜才能观察到。子宫冲洗
出来的绝大部分是脂肪滴之类的脏东西。不过根据我的经验，这些杂质并不容易和囊胚弄
混。因为首先囊胚是沉在底部的，一般杂质则是浮在液面上，如果轻轻晃动一下容器，囊
胚只会轻轻的扰动少许；其次，囊胚的折射比较特别，在显微镜下看特别晶莹剔透，十分
好看。

找到囊胚之后，下一个问题就来了，囊胚这么小，怎么才能方便进行转移呢？　

（七）口吸管和蓝珠子

上一篇提到子宫冲洗出来的囊胚只有针尖大小，要想方便快速的转移囊胚需要用一种
特殊的工具叫做口吸管（mouth pipette）。在我的印象中，不能用嘴吸溶液是从中学就
开始强调的常识。所以刚开始用这个工具时感觉特别新鲜。课程结束后，我还把自己用的
口吸管带了回来，算是纪念品。

口吸管的结构很简单：首先是一端拉细了的毛细玻璃管，这个毛细玻璃管通过一个接
头固定在一个硬塑料管（直径大概半个厘米，长大概四五个厘米）上；硬塑料管的另一边
接着一条长大概半米的软塑胶管；最后软塑胶管另一头接着一个硬塑料的吸口。

口吸管结构中最重要的是用来吸取胚胎的毛细玻璃管。要实现精细的控制囊胚的吸取
和喷出，毛细玻璃管的直径应该稍大于囊胚的直径，但又不能太大。上一篇提到囊胚的直
径大概是一百微米左右，而一般的毛细玻璃管直径却有1.5毫米，很显然必须拉细毛细玻
璃管才能使用。拉毛细玻璃管的过程很简单，首先用酒精灯的火焰烤融毛细玻璃管的中间
位置，然后把两头向相反方向用力一拉，形成一个细丝。然后把拉细的部分按在大姆指上
，用指甲把拉细的部分给压断。这样就做成了两个开口平整，一头细一头粗的吸管。按道
理拉细的部分直径最好是两百微米左右，但根据我的经验如果只是一般的转移一下囊胚，
三四百微米粗的吸管也可以用。可以想象的是，吸管这么细，非常脆弱，很容易折断，所
以最好一次做个上十个备用。顺便提一下存放这些吸管的办法。揉一个橡皮泥棍子，放在
15厘米的大培养皿里面，然后把吸管水平的粘在橡皮泥棍子上，这样既好拿，又不会弄脏
吸管。

操作的时候把吸口叼在嘴里，一手拿着硬塑料管，同时用显微镜观察囊胚就好了。起
初我怀疑操作起来可能很麻烦，因为觉得吸上了囊胚之后就得用嘴继续含着吸口防止液体
又洒出去。事实上这个担心根本没有必要。因为拉细的一端毛细管作用非常明显，一旦吸
上一些液体后，这些液体就定在那里了。只要不用嘴吸或者吹，囊胚是掉不出来。所以吸
了一些囊胚之后，嘴完全可以松开吸口说话什么的，甚至把整个口吸管放在实验台上也可
以。

有洁癖的同学可能会觉得这种口吸管很脏，那么怎么保证口吸管吸口一定干净呢？这
一点没有人教，但是我总结出来了一个办法，就是在不用的时候把口吸管挂在显微镜的目
镜上。这样吸口悬在空中，要弄脏也很困难了。同时要用口吸管的时候往往是在显微镜下
操作，所以放拿都很顺手。

由于绝大部分学生没有用过口吸管，主讲老师要我们首先用一种蓝珠子来练习。这种
蓝珠子大概是Biorad卖的Affi-blue beads，本来是用来纯化蛋白用的，由于直径和囊胚
的直径很相似，用来模拟囊胚再好不过了。这种蓝珠子一方面用在练习中，另一方面可以
用作参照物来确定吸管的直径合乎要求，所以挺有用的。

上一篇提到子宫冲洗出囊胚，下一步就是要把这些囊胚转移到干净的M2培养液中洗干
净。这里有一个问题。囊胚这么小，如果放在一个盛满培养液的培养皿里，一下子就找不
到了。所以方便的办法是在一个培养皿里面准备数个五十微升培养液的液滴，把囊胚转移
到这些液滴里就很好找了。由于这些液滴很容易变干，所以必须倒入矿物油覆盖这些液滴
。

用口吸管转移胚胎到液滴的一个大忌是吹进气泡。因为吸管很细，一吹进气泡就是一
大堆小气泡，往往会覆盖整个液滴，挡住视线。这些气泡很麻烦，因为基本没有可能去掉
，所以只能凭感觉用口吸管伸到气泡下面把囊胚吸出来。我们一开始做的时候不少学生都
犯了这个错误，所以弄得很麻烦。其实要解决这个问题也很简单，就是在吸囊胚之前，先
吸一点液体，这样不至于在吹出胚胎的时候，也吹出气泡。

（八）Matrix Reloaded

　　　六月七号第一天实验中最重要的一个项目是胚胎子宫转移（uterine transfer）。
这个实验的目的在于把经过体外培养和修饰过的囊胚（blastocyst）放回到假孕小鼠的子
宫里，使之着床（implantation）并且正常发育。没有这个技术存在，基因敲除小鼠是绝
对做不出来的。前面提到过，Anne Mclaren一手发展了这个技术，奠定了小鼠胚胎研究的
基础。原始的文章发表在Nature上，有兴趣的同学可以查阅一下：McLaren A. and
Biggers J.D. 1958. Successful development and birth of mice cultivated in
vitro as early embryos. Nature 182:877-878。

　　　把囊胚（blastocyst）放入子宫（uterus）本身并不能保证囊胚的正常发育，只有
当囊胚正确的着床（implantation）之后才能进一步发育。而顺利的着床（implantation
）需要怀孕雌鼠在特定时间“窗口”大量分泌一些激素。由于这种激素分泌“窗口”非常
短暂，为了不错过这个“窗口”，必须把3.5dpc的囊胚转移到2.5dpc而不是3.5dpc的假孕
小鼠。 “Manipulating the Mouse Embryo: a laboratory manual”介绍子宫转移的
protocol中没有怎么强调这个时间的问题，但是我觉得这一点很重要。

　　　现在我来介绍这个实验技术。首先给代孕的小鼠腹腔注射麻醉剂avertin，让它睡
着。然后把小鼠放在一叠粗糙的纸巾上，开始找寻适当的切口位置，把卵巢和子宫拉出来
。怎么寻找切口位置呢？由于这是所谓的存活手术“survival surgery”，可以想像要想
小鼠在手术后尽快恢复过来，这个切口必须离卵巢和子宫很近，并且不能太大。一开始做
这个实验的时候，我觉得找切口是个很麻烦的事情，后来做了几次就觉得简单多了。我觉
得关键是弄明白子宫和卵巢的大概在小鼠身体中的位置。前面一篇中我提到过卵巢和肾脏
通过卵巢脂肪垫连在一起。它们位于小鼠腹腔背面，贴在腹膜上面，离脊椎和胸廓（rib
cage）都很近。我们课程一个资深的教授Patric Tam教了我一个trick 来确定合适的切口
位置。以小鼠左侧的卵巢和子宫为例。首先让小鼠左半边身体朝上侧躺，用70%乙醇清洁
一下小鼠身体表面。然后用手触摸找到小鼠的脊椎和最下面（以头为上，尾为下）的一根
肋骨。这根肋骨和脊椎形成大概一个直角，在这个直角下面一点（大概一厘米），紧靠脊
椎的地方，与脊椎平行的做一个大概半厘米到一厘米长的皮肤切口。注意，皮肤切口最好
不要太大。切开皮肤之后下一步要切开肌肉层和腹膜。由于肾脏什么的内脏紧贴着腹膜，
这一步要格外小心。我的做法是用精细的镊子把肌肉层什么拉起来，然后用解剖用的小剪
刀一点一点的剪开。这个开口不能太大，几个毫米就差不多了。腹膜被剪开之后，接着就
是把卵巢找出来，这样就可以轻易的确定子宫起始的位置了。卵巢本身很小，不好找，但
是卵巢的脂肪垫是很大的一团白色的东西，比较容易辨别。很多时候透过肌肉层就可以看
得到。这个时候用小镊子伸入腹膜切口，把脂肪垫拉出来。脂肪垫和肾脏联系不紧密，但
和卵巢联系比较紧，所以连带把卵巢，输卵管，和一部分子宫都拖了出来，以与脊椎垂直
的方向放在小鼠的身体上。然后用一个小牛头犬钳子（small bulldog clamp）夹住脂肪
垫，也放在小鼠身体上。这样子宫就不容易缩回去。

　　　实验到这里都可以在实验台上完成，下面是把囊胚转进子宫，必须在解剖显微镜下
完成。把小鼠转移到显微镜下后，第一步是要在靠近卵巢的子宫上扎一个洞。我们用的是
30gauge的针头。有同学可能会问，为什么不能更粗的工具戳洞呢？这是因为穿孔过大的
话，子宫很容易被弄烂，转移进入的囊胚就很容易再掉出来。另外在子宫上面有很多毛细
血管，一旦被戳破会弄得血肉模糊，用很细的针头就可以避免这一点。第一次做这个活，
感觉会困难。因为子宫很脆弱，用力过大，针头会把整个子宫戳穿。我试了好半天才做成
功。我的做法是左手用钝的镊子把子宫稍微拉一起来一点，然后右手拿针头与子宫近似平
行的轻轻扎入。这个时候拿针头的右手不能乱抖，否则针口就会被弄烂。一旦觉得针头进
入了子宫之后，轻而又轻用针头在子宫的管状结构里面试探，看能不能自由的移动。如果
可以自由移动的话，说明针头是在子宫里面，扎针成功了。然后把针头取出来。

　　　下一步是把载有囊胚的口吸管通过针口插入子宫里，然后把囊胚吹入子宫。实验作
到这里，按说很简单把。结果我发现了一个新问题。当我拿起载有囊胚的口吸管回到显微
镜下准备转移的时候，突然发现找不到针口了！因为针口非常小，一旦拔住针头，针孔就
看不见了，一点痕迹都没有。我第一次做的时候，没什么经验，只好硬着头皮用口吸管这
里戳戳那里戳戳，结果把子宫完全戳烂了也没找到原来的针口。第二次做的时候我就学聪
明了。我先把载有囊胚的口吸管挂在目镜上，然后扎针。扎成功之后，我用左手扶住针头
，使针头继续留在在子宫里面。然后用右手把口吸管吸口放在嘴里，然后再拿住口吸管的
吸管和针头放在一起。然后再把针头拔出来，同时把口吸管插入。这样就不会出现找不到
针口的情况了。插入口吸管的时候也要小心，避免把针口弄烂，同时也要轻轻的在子宫里
面试探，看是否能够自由的在子宫里面移动。一旦确定正确插入了，下一步就是把口吸管
里面的囊胚吹进子宫了。把囊胚吹入子宫是很容易的事情，只要注意两个问题就行了。一
个是有时候整个吸管会堵塞住，比如扎到了毛细血管，有出血现象的时候；另一个是要确
定所有囊胚都完全进入了子宫。尤其后一个问题要注意一下。有同学会觉得使劲把口吸管
中所有的东西都一古脑吹进去不就结了吗。但事实没这么简单，因为这样会给子宫带来很
多气泡，有可能降低囊胚最后着床（implantation）的效率。我的做法比较简单，在吸取
囊胚之前先吸上一部分培养液，记住此时液柱高度，然后再吸囊胚。注射囊胚进子宫的时
候，我的眼睛不看目镜，直接观察口吸管的液柱，然后用力吹，直到液柱高度降到吸囊胚
之前。这样可以百分之百保证所有的囊胚都能进入子宫。

　　　成功把囊胚注射入子宫后，就开始收尾了。把卵巢和子宫重新塞回到腹腔里面。由
于一开始的时候，肌肉层和腹膜的切口很小，只有几个毫米，所以可以不用缝合。只需要
用金属创伤夹（wound clipper）把皮肤切口钉起来就行了。然后把老鼠放回笼子里，过
十几天看老鼠是否怀孕就行了。

　　　课程第一天做了子宫冲洗和子宫转移之后，我感觉象脱了一层皮，觉得能勉强做出
来已经是侥幸了。可是，我万万没想到的是，第二天的实验比第一天的实验要难暴多，可
以说是mission impossible。

（九）abcdp 和毛色遗传

介绍完第一天的主要实验，现在我来谈谈第一天的讲座。六月七号早上三个小时的
讲座由Blanche 作，主要是介绍小鼠的基本常识。这三个小时里面涉及的东西挺多，其中
很有意思的一部分是介绍小鼠毛色遗传的基本知识。由于比较好观察，毛色是小鼠遗传学
最早研究的一个生理现象。对于做基因敲除老鼠的同学来说，懂一点毛色遗传的基本知识
是很有用的。比方说，确定是否拿到嵌合体小鼠（chimera）就是通过看小鼠是否有混合
的毛色。另外还可以用决定毛色的基因作为基因敲除的标记，这样光看毛色就可以知道是
杂合还是纯合的基因敲除老鼠。这样的做法可以省下很多做southern blot的时间。

先介绍毛色怎么来的。毛发的色素来源于毛囊（hair follicle）中的黑色素细胞
（melanocyte）。黑色素细胞生成并分泌出色素颗粒，而发干（hair shaft）中的髓质（
Medulla）细胞和皮质（cortex）细胞在生长过程中吸收这些色素颗粒，因此展现出颜色
。黑色素细胞生成的色素可以分为两种：真黑色素（eumelanin）和类黑色素（
pheomelanin）。真黑色素又有黑色和褐色两种，而类黑色素则是黄色的。

决定小鼠毛色基因位点有好多个，但是实际中最常遇到的有五个，分布于不同的五
个染色体。第一个基因是二号染色体上的agouti，这个基因的产物是一个分泌蛋白，可以
阻抗促黑激素（Melanocyte-stimulating hormone, MSH）的活性。MSH的功
能是确保黑色素细胞只产生黑色和褐色的真黑色素，但由于agouti基因产物的影响，黑色
素细胞某些时段也会产生黄色的类黑色素。最后的效果就是，毛发顶端以下会有一段是黄
色，而其他部分都是黑色或者褐色。这样的效果被称为agouti毛色。由于真黑色素可以是
黑色或者褐色，所以有黑agouti或者褐agouti。黑agouti的老鼠毛发总体呈现一种稍带褐
色的灰色，而褐agouti的老鼠毛发则是金黄色的。Agouti 这种毛色的小鼠非常常见，比
如用来显微注射囊胚的胚胎干细胞往往来自于129小鼠品系，129的毛色就是agouti。另外
agouti 毛色是显性遗传的，基因型往往用A表示，而non-agouti则用a来表示。

第二个基因位点是**染色体上的brown。这个位点决定了生成的真黑色素是黑色
的还是黄色。黑色是显性遗传的，用B来表示；褐色则是隐性遗传的，用b来表示。这个基
因产物是黑色素合成路线中的一个酶。黑色的non-agouti毛发基本是纯黑的，这样毛发的
老鼠也很常见，最有名的是用来做基因敲除的C57BL/6小鼠品系。

第三个基因位点是七号染色体上的albino。这个位点决定的毛色没有人不知道的了
。这个位点决定了小鼠是白色还是非白色。好多人提到实验用的老鼠就知道小白鼠，小白
鼠的毛色就是albino。不过确切的讲，小白鼠是一种白化病的老鼠，并不是正常的老鼠。
Albino是白化病的意思。非白色是显性遗传的，用C表示；而白色是隐形遗传的，用c表示
。Albino位点的基因表达产物是酪氨酸酶（tyrosinase），催化黑色素生物合成的最早一
步。如果小鼠没有这个酶，黑色素就没有办法合成，因此呈现白色的毛发。由于是因为黑
色素合成的早期步骤受了影响，这个形状一旦产生会完全掩盖其他毛色的性状。知道这一
点很重要，就不会错误的以为把纯白和纯黑的老鼠交配能拿到纯灰的后代，^_^。白色的
小鼠品系很多，比如BALB/c，常用在免疫研究中，也用来做单克隆抗体。

第四个基因位点是九号染色体上的dilute。这个位点与其他毛色位点配合在一起，
产生一种冲淡的颜色。不冲淡的颜色是显性，用D表示；冲淡则是隐性遗传，用d表示。产
生冲淡颜色的原因是黑色素细胞的形状异常，产生的色素颗粒数量没有变化，但是团聚在
一起，不够分散，这样整体效果就是某种毛色被冲淡了的效果。

最后一个常见毛色基因位点是七号染色体上的pink-eyed dilution。这种性状是隐
性遗传，用p表示。Pink-eyed dilution的老鼠的黑色色素的量少了很多，但是黄色色素
受的影响就很少。所以呈现出来的性状是老鼠有粉色的眼睛，并且毛色被冲淡。比如黑色
non-agouti的老鼠如果有pink-eyed dilution的性状，看起来就象有银色的皮毛。

（十）Richard Behringer的练习题

　　　　上一篇提到了小鼠的毛色。Blanche在讲课过程专门出了七道关于毛色的练习题
让我们思考。这七道题目是由MD Anderson的Richard Behringer准备的，这老哥精通小鼠
遗传学，是 “manipulating mouse embryo: a laboratory maual”的作者之一。由于实
在没有任何这方面的基础，在讨论这几个题目的时候，我完全是糊里糊涂的。现在上完课
之后，重新研习了一下毛色的基本知识，再来看这些题目，发现一点都不困难。下面就是
这些题目。

　　　　（１）albino的雌鼠和albino的雄鼠交配。子代的毛色是什么？C位点的基因型
是什么？

　　　　（２）albino的雌鼠和黑色雄鼠交配，子代全是agouti。请问亲代的A位点基因
型是什么？

　　　　（３）黑色雌鼠和褐色雄鼠交配。部分子代是冲淡的黑色和冲淡的褐色。请问亲
代的D位点基因型是什么？

　　　　（４）一只黑色的雌鼠和一只albino的雄鼠交配。所有的F1子代都是agouti。F1
子代相互交配后，F2子代有五种毛色表型, 包括agouti，albino，黑色，粉眼银色，粉眼
黄色。请问原先黑色的雌鼠和albino的雄鼠的毛色基因型是什么？F1子代的毛色基因型是
什么？F2子代的毛色基因型又是什么？

　　　　（５）一只黑色雌鼠和一只冲淡黄色的雄鼠交配。所有的F1子代都是黑色。F1子
代相互交配后，F2子代有四种毛色表型, 包括黑色，褐色，冲淡黑色，冲淡黄色。请问原
先黑色的雌鼠和冲淡黄色的雄鼠的毛色基因型是什么？F1子代的毛色基因型是什么？F2子
代的毛色基因型又是什么？

　　　　（６）一只黑色雌鼠和一只agouti的雄鼠交配。所有的后代都是agouti。请问亲
代的A位点基因型是什么？

　　　　（７）一只albino雌鼠和一只agouti的雄鼠交配。所有的后代都有颜色。请问子
代和雄性亲代C位点基因型是什么？

　　　　下面是我的解答：

　　　　（１）albino是白色，由于是隐性遗传，亲代这两只老鼠C位点基因型都是cc,　
所以子代C位点基因型也都是cc，毛色也是albino白色。

　　　　（２）亲代雄鼠毛色是黑色，所以A位点是隐性，基因型是aa。由于子代全是
agouti，基因型只可能是Aa，而亲代雌鼠A位点基因型只可能是AA。

　　　　（３）冲淡色是隐性遗传，所以亲代必需至少各有一个d等位基因。而亲代自己
都不是冲淡色，所以亲代D位点基因型是Dd。

　　　　（４）先看亲代的毛色基因型。首先是A位点。雌鼠是黑色，非agouti，属于隐
性遗传，所以基因型是aa。而所有的子代都是agouti，所以albino雄鼠的A位点基因型只
可能是AA。

　　　　　　再看C位点。亲代雄鼠是albino，所以基因型是cc。由于子代全是agouti没
有albino，说明亲代雌鼠基因型只可能为CC。

　　　　　　再看D位点，由于冲淡色是隐性遗传，如果有亲代有d等位基因，F2子代必然
会显现出来。但事实不是这样，所以亲代D位点基因型全为DD。

　　　　　　接下来看看P位点（pink-eyed dilution）。粉眼冲淡色是隐性遗传，而在
F2子代中出现了这个表型，说明亲代中必然有p等位基因。但是F1子代中没有这个表型，
说明亲代中只有一方有p。亲代雌鼠是黑色，所以表型可以是Pp或者是PP。如果是Pp，雄
鼠的表型只能是PP；如果是PP，雄鼠的表型可以是pp或者Pp。

　　　　　　最后看B位点。F2子代有粉眼黄色表型，是pink-eyed dilution和褐色的组
合。说明亲代必然有b等位基因。而亲代雌鼠是黑色，B位点基因型可以是Bb或者是BB。如
果是Bb，亲代雄鼠基因型可以是BB，Bb，bb；如果是BB，亲代雄鼠基因型可以是Bb，bb。
由上可推测出，F1子代毛色基因型是Aa，Bb/BB/bb，Cc，DD，PP/Pp。
F2子代基因型可以从F1的基因型推测出来。

　　　　（５）首先看亲代的基因型。

　　　　　　　雌鼠是黑色，所以是non-agouti，隐性遗传。A位点基因型是aa。雄鼠也
不是agouti，所以A位点也是aa。

　　　　　　　雄鼠是冲淡黄色，所以B位点是隐性，基因型是bb。由于所有F1子代都是
黑色，所以雌鼠只可能是BB。

　　　　　　　从亲代到F1到F2都没有albino表型，说明亲代没有c等位基因。所以亲代C
位点基因型都是CC。

　　　　　　　再看D位点。雄鼠是冲淡黄色，所以是dd。但是所有F1子代都是黑色，所
以雌鼠只可能是DD。

　　　　　　　P位点无疑亲代都是PP。跟C位点道理一样。
　　　　　　
　　　　　　　F1子代毛色基因型是aa，Bb，CC，Dd，PP。
　　　　　　　F２子代毛色基因型可以由上面的结果推测出来。

　　　　（６）黑色雌鼠A位点是aa，由于后代都是agouti，所以雄鼠基因型只可能是AA
。

　　　　（７）albino雌鼠的C位点基因型是cc，由于后代都有颜色，说明没有albino表
型，所以雄鼠基因型只可能是CC。子代基因型是Cc。

（十一）不请自来的邻居

谈完小鼠的毛色，现在又回到Blanche第一天早上关于小鼠基本知识的讲座。上这
个课之前，我对实验用小鼠的分类和进化历史比较糊涂。经过Blanche的讲座和参考一些
材料之后，才算是清楚了很多。

先丛实验用小鼠的分类说起。实验室用的小鼠学名是Mus Musculus，俗名是house
mouse（家鼠）。如果用界（kingdom）门（phylum）纲（Class）目（order）科（family
）属（genus）种（species）的分类系统。实验室小鼠属于动物界，脊索动物门（
chordata）脊椎动物亚门（vertebrata）哺乳纲（mammalia）啮齿目（rodentia）鼠科（
muridae）家鼠属（mus）家鼠种（M. musculus）。

小鼠和人有着共同的哺乳动物祖先。这种动物出没非常隐秘，长的跟现在的啮齿目
动物差不多，生活在六千五百万年前。那个时期，正好是恐龙称霸地球的时代，可以想像
哺乳动物每天都生活在恐惧之中，因为一不留神就会进了恐龙的肚子。不过哺乳动物时来
运转，小行星撞地球，气候突变，绿色植物都死光了，很多食草动物也死了，恐龙也没有
了食物，就这样完蛋了。哺乳动物靠吃剩下的种子，奇迹般的熬过了一劫。后来全球气候
恢复正常，哺乳动物终于有了出头之日，到后来称霸地球，一直到现在。

啮齿目是哺乳动物中最大的一只，种类占了所有哺乳动物种类的40%。一般人常说
的老鼠，实际上指所有跟小鼠样子接近的啮齿动物。但跟小鼠亲缘关系最接近的还是大鼠
。小鼠（mouse）和大鼠（rat）同属鼠科（muridae），在大约一千五百万年前，由共同
的祖先进化而来。家鼠属一直到六百万年才分化出来。

为什么实验用小鼠又叫家鼠（house mouse）呢？这是因为小鼠自从人类文明初先
端倪就是人类的伙伴。大概在一万年前，最后一次冰河时期结束的时候，人类进入新石器
时期。这个时期对人类文明来说是个十分重要的阶段，因为正是在这个阶段，人类开始进
入农业社会时期，由原来的游猎转而开始种植作物。进入农业文明的人类这个时候主要集
中在中东称为新月沃土（fertile crescent）的区域。这个区域西起以色列和黎巴嫩，跨
越叙利亚北部和伊拉克，东至波斯湾。这个时候小鼠在哪里呢？鼠科动物起源于印度次大
陆和东南亚。在新石器时期，小鼠主要聚集在巴基斯坦的干草原上面，跟人类本来没有什
么交道。小鼠中的domesticus种向西迁徙，跨过阿富汗和伊朗，与刚进入农业社会新月沃
土的人类来了一次亲密接触。农业社会的特点就是有粮仓，小鼠们乐坏了，感觉找到了天
堂，于是就赖着不走了，跟人类做了邻居。同时小鼠的musculus种向东迁徙与中国境内的
人类文明相遇。到这个时候，小鼠才成为真正意义上的家鼠（house mouse）。当然了，
人类是很恨这个不请自来的邻居的。Mouse这个单词起源于拉丁语的mus，又可以追溯到古
希腊语中的mys和古梵语的mush，意思是“偷窃”。又过了很多年，到了大概四千年前，
随着迁徙的人类，domesticus小鼠从中东到了西南欧；与此同时musculus小鼠也随着中国
的旅行者，穿越俄国，到达欧洲。又过了很多年，一千年前小鼠才随着人类到达地球的其
他大陆。有意思的是小鼠的迁徙史也就是人类的迁徙史，所以可以通过小鼠来研究人类的
迁徙规律。正因为包紧了人类的大腿，小鼠得以迅速繁衍，成为人类之外最成功的哺乳动
物。

（十二）从宠物到实验模型

上一篇提到了小鼠进化的历史，这一篇里我来总结一下小鼠到底怎样成为实验模型
的。有意思的是，小鼠人工饲养和交配的历史比小鼠作为实验模型的历史要早一个世纪。
这是因为有很多人把小鼠当成宠物，喜欢毛色特别，并且行为比较滑稽的小鼠。这股小鼠
宠物热起源于十九世纪的中国和日本，后来又感染了欧洲，最终到了北美。１９００年，
一个叫Abbie Lathrop的退休***，不甘寂寞，盘算靠养宠物鼠来捞点外快。她在麻省
的Granby开了一个mouse farm。１９００年的时候生物学出了一件大事，就是把孟德尔的
遗传定律从废纸堆里翻了出来。结果大家都一窝蜂用各种实验模型来测试孟德尔的遗传定
律。这里面有一个真正的牛人叫William E. Castle，当时在哈佛大学的Bussey 研究所。
这老兄脑子比较活，觉得宠物鼠的毛色用来验证孟德尔的遗传定律再合适不过了。正好
Bussey 研究所离Lathrop开的mouse farm 很近，所以从1902年开始Castle就买了好多宠
物鼠来做实验。这便是小鼠遗传学以至于哺乳动物遗传学的开端。而Castle也被称为小鼠
遗传学之父。现在大家用的实验室小鼠品系大多都是从Lathrop的老鼠农场起源的。

小鼠虽然二十世纪初就被用作研究遗传的模型，但是小鼠遗传学并没有马上红火起
来，而是坐了将近八十年的冷板凳。原因很简单，被一种叫做果蝇的小虫子抢了风头。果
蝇作为遗传实验的模型确实很方便，比小鼠强太多了。但是有两个方面的研究，果蝇是不
能和小鼠比的：一个是癌症，一个是免疫。所以从Castle开始用小鼠做实验一直到二十世
纪八十年代，绝大多数跟小鼠有关的研究都是做癌症和免疫的。这里有个问题，就是
Castle最早拿到的小鼠遗传背景非常杂。用这样的老鼠做实验得出的结论显然是不可靠的
。所以必须得有大量遗传背景完全一样的小鼠“克隆”才行。在小鼠遗传学中，这种小鼠
称为近系小鼠（inbred）。培育近系小鼠很费时间，得要小鼠近亲结婚 （brother-
sister mating) 二十代。然后拿到的老鼠各个基因位点都是纯合的。 第一个近系小鼠（
inbred）是由Castle的学生，Clarence C. Little 在1909年培育出来的。这个品系叫做
DBA，是根据这个品系小鼠的毛色，diluted brown non-agouti，来命名的。近系小鼠的
交配成功标志着现代实验室小鼠的正式出现，是一个巨大的贡献。Little是个很了不起的
人物，他继承了Castle的衣钵，并且将小鼠遗传学发扬光大。做小鼠的专业户Jackson
Laboratory也是Little创建的。

（十三）神奇的inbred

Blanche在第一天上午的课程中花了很多时间讲解一些小鼠遗传学的基本概念。其
中最重要的一个概念是近系小鼠（inbred strain）。Inbred strain 的特点是所有的基
因位点都是纯合的（homozygous）。严格的定义是经过连续二十代兄弟／姐妹交配（
brother sister crossing）的小鼠品系。由于是兄弟／姐妹交配，一旦交配的雌鼠和雄
鼠在某个位点是同样纯合的基因型，以后所有的后代在这个位点都会保持住纯合的基因型
。这样经过多代交配，小鼠所有的基因都会变得纯合。兄弟／姐妹交配是很典型的近亲繁
殖，所以一些有害的隐性基因会显露出来，导致小鼠的生育能力急剧下降，这个现象叫做
inbreeding depression。所以在inbred小鼠出现之前，不少人认为完全纯合的小鼠是不
可能培育出来的。但事实上，只要大规模交配，总能找到能够生育的小鼠，并且过了第八
代之后，小鼠中的有害等位基因往往已经被去掉了，inbreeding depression的现象也随
之消失。不同的inbred小鼠品系有专门的命名，往往是有罗马数字和大写的字母组成，比
如最常见的C57BL/6或者129。按道理说各个地方培育的同样一个inbred品系遗传信息完全
相同才对。但事实上会出现所谓的遗传漂移（genetic drift）现象，所以不同地方培育
的相同品系可能会有微小的不同之处。为了标明这一点，inbred品系名称里面会加上培育
单位的缩写，比如C57BL/6J就是指在Jackson Laboratory培育的C57BL/6J品系。

Inbred strain的的出现是个非常了不起的进步，按一个牛人的说法就是inbred
strain对小鼠遗传学的重要性等同于分析天枰对化学的重要性。免疫排斥的遗传机理就是
用inbred strain为模型发现的。上个世纪四十年代的时候，有一帮人用小鼠来研究癌症
。他们发现一个很有意思的现象，一种inbred strain产生的自发肿瘤如果转移到另一种
inbred strain就会出现免疫排斥现象。最后人们终于意识到不同inbred strain的某些位
点的等位基因不一样，并把这些位点命名为组织相容性位点（Histocompatibility Locus
）。另外，人们还发现这样的位点还不只一个。问题是怎么知道这些位点编码的基因是什
么呢？要解决这个问题首先得把这些H locus一个一个找出来。Jackson Laboratory的
George Snell在1945年开始用小鼠遗传学的办法来研究这个问题。他的做法是这样的，首
先选一个inbred strain做为donor，选另一个作为inbred partner，进行交配。然后看产
生的后代是否排斥inbred partner的肿瘤，如果依然排斥，说明这个后代继承了donor
strain的H locus。然后把这个有免疫排斥的后代与inbred partner strain回交，再看产
生的后代是否排斥inbred partner的肿瘤。这样不断重复很多代之后，由于不断的回交，
后代的遗传背景变得和inbred partner几乎一样，唯一的不同就是带有donor strain的一
小段染色体，而且这一小段染色体包含了H locus，因为这种后代依然排斥inbred
partner的肿瘤。这种有一小段染色体不一样的inbred strain称为congenic strains。另
外，Donor strain有很多已知染色体位点的标志基因（比如毛色什么的），如果和H
locus靠的很近，就会被一同继承下来，这样只要看最后有哪些donor标志基因还保存了下
来，就知道这个H locus大概在哪条染色体的什么位置。用这种办法George Snell陆续分
离了多个不同的H locus。其中最重要的是H2，相应的人的位点是HLA（Human Leukocyte
Antigen），编码Major Histocompatibility Complex。因为这个重要贡献，George
Snell荣获了1980年的诺贝尔医学奖，这也是纯小鼠遗传学研究获得的唯一一个诺贝尔奖
。

既然有inbred，自然也有outbred（远系小鼠）存在。Outbred的特点是不同小鼠
的遗传信息都不一样，更不要说纯合了。用outbred做遗传实验是件特别糟糕的事情，因
为不同的小鼠遗传背景不一样，没有足够的可比性。当然如果不看重遗传背景，outbred
还是比inbred好很多。因为outbred因为杂种优势的关系，生育能力暴强，比较抗病，而
且还长得快。另外价格也非常便宜。在我们这个课程上用的小鼠就是一种outbred，CD-1
。

（十四）不归之路

介绍完六月七号第一天上午的课程之后，现在我来讲讲晚上由Patrick Tam讲的
Introduction to mouse development。由于对发育知之甚少，这个讲座让我如坠五里
雾。说来惭愧，过去买过Gilbert编的Developmental Biology，但始终没读进去。这本
书虽然很权威，但是它的编排顺序却很奇怪，比如把几个脊椎动物的发育混在一起讲，
让人感觉很糊涂。Manipulating the Mouse Embryo: a laboratory manual的第二章专
门介绍小鼠的发育，非常之全面，就是挺复杂，初学者不容易理清楚脉络。从这一篇开
始，我将介绍小鼠胚胎发育的最基本过程和一些专有名词。

哺乳动物遗传学是从上个世纪初小鼠的研究开始的，但哺乳动物的胚胎发育学却
是从研究兔子开始的，时间也早了二三十年。现在我们常用的这些小鼠胚胎发育的技术
多是受了兔子胚胎发育研究的启发。上个世纪初小鼠作为实验模型之后，人们对小鼠生
殖方面的了解越来越多，所以哺乳动物胚胎发育研究逐渐转为用小鼠为模型。用小鼠来
研究胚胎发育，第一个难题就是怎么体外培养着床前胚胎（pre-implantation embryo
）。从上个世纪四十年代末开始一直到六十年代初，人们才找到特定培养液配方，能让
着床前胚胎生存并且发育下去。大概在同一时候，英国的Anne McLauren发展了胚胎子
宫和输卵管转移的技术，使得体外培养的胚胎能够再被放回小鼠体内，然后发育成胎儿
。这两项技术的发展奠定了小鼠胚胎发育研究的基础。

在第五篇里，我介绍了着床前胚胎的发育，时间是从0到4.5 dpc（days post
coitum，交配后天数）。到了4.5dpc的时候，小鼠的受精卵发育成球状的囊胚（
blastocyst）结构，包括包被在外面的滋养外胚层（trophoectoderm，也叫滋养层，
trophoblast）和填充在里面的内细胞群（inner cell mass）。内细胞群的细胞具有多
能性（pluripotent）的特点。多能性（pluripotent）的细胞能够发育成生物个体的绝
大部分。小鼠胚胎的结构中除了胎盘（placenta）以外，都是由
内细胞群发育而来。从在子宫的着床开始，小鼠胚胎开始进一步发育，内细胞群进一步
分化，逐渐失去多能性，可以说是走向了一条不归之路。

4.5dpc到6.5dpc属于着床／近着床期（implantation／peri-implantation）。这
段时间里面，胚胎已经着床，但是原肠化（gastrulation）还没有开始。着床的时候囊
胚中内细胞群的一侧与腹膜一侧的子宫内膜结合在一起，诱发子宫的蜕膜反应（见第五
篇）。前面说过，囊胚是一个三分之一满的球状结构，分为两部分，球皮称为滋养层（
trophoectoderm or trophoblast），球的填充物则是内细胞群（inner cell mass）。
着床时候囊胚的滋养层分为两部分，与内细胞群接触的部分称为极性滋养层（polar
trophoblast），与内细胞群没有接触的部分成为壁滋养层（mural trophoblast）；同
时内细胞群也演化为两部分，暴露在囊胚腔（blastocoel）的一层细胞称为原始内胚层
（primitive endoderm）。如果以子宫内膜靠腹膜的方向为上，原始内胚层在绝大部分
内细胞群的下方，所以又成为下胚层（hypoblast）。内细胞群的其余部分称为原始外
胚层（primitive ectoderm），也叫上胚层（epiblast），或者叫胚胎外胚层（
embryonic ectoderm）。这个结构名称比较混乱，不同的书用不同的名字。

着床时（4.5dpc）的囊胚还是球型结构，着床之后到了6.5dpc的时候，却逐渐形
成了一个上下（以子宫靠腹膜的方向为上）拉长了的囊状结构，有点象具有几层球皮的
橄榄球，称为卵筒（egg cylinder）。包裹整个卵筒的最外层的结构是由原始内胚层演
化而来的腔壁内胚层（parietal endoderm）和腔内内胚层（visceral endoderm）组成
的。这两个结构最终会发育为包裹小鼠胚胎的卵黄囊（yolk sac）。卵筒里层的结构分
为两部分，上半部分是由极性滋养层演化而来的胚胎外外胚层（extraembryonic
ectoderm），胚胎外外胚层上面还有一团称为外胎盘锥（ecto-placental cone）的结
构，看上去好像是卵筒戴的一顶毛绒帽子一样。这两个结构最终会发育成胎盘的一部分
。卵筒里层下半部分是前面提到的原始外胚层（primitive ectoderm），也叫上胚层（
epiblast），只是形状不一样了。原始外胚层和胚胎外外胚层封闭起来，中间是空的，
称为前羊膜腔（pro-amniotic cavity）。原始外胚层是6.5dpc胚胎里最重要的结构，
因为最后整个胎儿都是由这个结构发育而来。

从6.5dpc开始，小鼠胚胎进入到一个十分关键的发育过程，称为原肠化（
gastrulation）。


（十五）初现端倪

上一篇里，我提到了着床／近着床期（4.5dpc ～6.5dpc）。从6.5dpc开始一直到
7.5dpc，小鼠胚胎进入了原肠化期。由于小鼠胚胎此时出现的标志结构叫做原条（
primitive streak），这个时期又称为原条期（primitive streak stage）。原肠化的
定义非常模糊，因为不同动物原肠化具有不同的特征。简单的说，原肠化是指动物胚胎
从简单的囊状结构（囊胚，blastocyst），经历一系列结构重组变化，演化为具有外中
内三个胚层的复杂胚胎结构。如果把胚胎发育比喻为飞机起飞的话，原肠化期之前相当
于飞机在跑道上滑行，原肠化期则相当于飞机加速，脱离地面的一刹那。原肠化期之前
的胚胎只能算是一种热身状态，原肠化期才是胚胎真正开始成型的标志。小鼠胚胎发育
中的原肠化期在显微镜下非常好分辨，因为原肠化之后的胚胎体积突然大了很多，可以
很容易的用镊子分离出来。而原肠化期之前的胚胎在受精之后的六天左右里，体积几乎
没有太大的变化，比受精卵大不了很多。所以仅仅看体积变化，就可以看出原肠化期的
重要性。正因为这个原因，发育生物学家Lewis Wolpert说过一句很著名的话“It is
not birth, marriage, or death, but gastrulation, which is truly the most
important time in your life”。

上一篇提到6.5dpc的小鼠胚胎看起来就像一个带了顶毛绒帽子的橄榄球。“毛绒
帽子”结构是外胎盘锥（ecto-placental cone），位于胚胎的近端（proximal end，
也是未来的背面，dorsal）。如果去除包裹胚胎的卵黄囊（yolk sac），胚胎的主要结
构是一个双层的囊状结构。外层是腔内内胚层（visceral endoderm），而内层则分为
两部分，近端的一半是外胚胎外胚层（extraembryonic ectoderm），而远端（distal
，未来的腹面，dorsal）的一半是原始外胚层（primitive ectoderm）又叫上胚层（
epiblast）。原始外胚层就象一个杯子，底部是腹面（ventral）。原肠化之前，胚胎
虽然有背腹面之分，但是没有头尾之分。小鼠胚胎头尾的区分是从原肠化期原条结构的
形成开始的。原条（primitive streak）是原始外胚层尾部中线（与腹背轴平行）上的
一个沟形长条结构，宽度大概有十到十五个细胞，紧靠在胚胎外外胚层和原始外胚层的
交界处。原条起源于原始外胚层，但是很快向左右两边以及胚胎腹部伸展，在原始外胚
层（primitive ectoderm）和腔内内胚层（visceral endoderm）中间形成新的一层，
称为胚胎中胚层（embryonic mesoderm）。在向胚胎腹部伸展的同时，原条结构也向胚
胎背部伸展，形成一团有很多空隙的结构，叫做后羊膜皱褶（posterior amniotic
fold）。这个结构继续生长变大，里面的空隙融合在一起，形成一个空腔结构， 叫做
外胚胎腔（extraembryonic coelom）。 胚胎外体腔的出现把小鼠胚胎中的前羊膜腔（
pro-aminotic cavity）一分为二形成了三个空穴。从背部到腹部，依次是外胎盘腔（
ectoplacental cavity），外胚胎腔（extraembryonic coelom）和羊膜腔（amniotic
cavity）。另外，在外胚胎腔（extraembryonic coelom）尾部(posterior, caudal)靠
近原条（primitive streak）的地方长出了一团囊状结构，称为尿囊（allantois）。
尿囊最终会发育成脐带（umbilical cord）和胎盘（placenta）的一部分，所以是联系
母体和胎儿重要结构。

从原肠化期开始，小鼠胚胎的结构变得比较复杂，需要看图才能完全明白。由于生
物版无法贴图，我只好提供一些互连网的资源供大家参考。这里我强烈推荐一个网站叫
做the edinburgh mouse atlas project，网址是 http://genex.hgu.mrc.ac.uk/ 。这个网站对于每个阶段的胚胎都有十分详细的图解，既有切面组织结构，又有三维胚胎照片，还用不同的着色来标明胚胎的各个结构。可以说是一目了然。7.5dpc胚胎图解的网页是 http://genex.hgu.mrc.ac.uk/Atlas/SBFrames.html?11 。
　　
原肠化期比较短暂，到了7.5dpc 就结束了。从7.5dpc开始一直到12.5dpc，胚胎发
育进入器官形成期（organogenesis stage）。

（十六）O Infundibulum, Where Art Thou?

上一篇介绍了胚胎发育的原肠化期（6.5dpc~7.5dpc）。在此之前，胚胎并没有成
形，甚至看不出来头尾。7.5dpc之后，胚胎进入器官形成期（organogenesis stage）
。这一时期中，最早开始发育的是神经系统，前方外胚层衍生出神经板（neural plate
）结构，神经板再演化为神经管（neural tube）最后形成中枢神经系统，包括脑和脊
椎。神经系统的发育开始之后，整个胚胎的躯体规划已经成型，可以看出头尾。与此同
时心脏和循环系统也开始发育，随之而来的是身体其他内脏器官的发育。

终于介绍完六月七号第一天课程的实验和理论课程。现在我来介绍第二天的实验课
程。第六篇和第八篇里面我分别介绍了子宫冲洗和胚胎子宫转移两种技术。子宫冲洗的
目的是分离3.5dpc之后，处于囊胚期的着床前胚胎。但是如果要分离3.5dpc之前的胚胎
，比如单纯的受精卵，或者桑葚胚，又该怎么办呢？3.5dpc之前的胚胎还在输卵管（
oviduct），所以必须用一种叫输卵管冲洗（oviduct flushing）的方法把胚胎分离出
来。六月七号第一天课程做子宫冲洗实验的时候，我觉得已经难到极限了，觉得自己只
能勉强做出来。眼巴巴的等到第二天，以为实验会轻松一点，结果完全出乎意料。这一
天的实验难得让我要吐血，第一天的实验在我眼里突然变得十分简单了。第一个非常难
的实验就是这个输卵管冲洗。

同是冲洗，为什么输卵管冲洗就比子宫冲洗难很多呢？原因很简单，输卵管比子
宫小了很多。输卵管直径只有子宫直径的三四分之一的样子，只能勉强容下一个30
gauge的针头。输卵管的一端和子宫联在一起，很自然的想法是把针头伸入输卵管的子
宫接头然后进行冲洗。但是问题没这么简单，因为这个接口有防止倒灌的结构，为了防
止进入子宫的胚胎回到输卵管中，所以这样冲洗液进不到输卵管里面。能不能把输卵管
一分为二，把针头伸入断开的输卵管进行冲洗呢？遗憾的是，这基本是是不可能的，因
为输卵管太细了，针头从断口处很难找到管道伸入，再加上输卵管组织很脆弱，往往针
头把输卵管戳烂了也进不了管口。这样一来只能冲洗输卵管的另一个开口，叫做漏斗口
（infundibulum）。输卵管和卵巢没有连在一起，卵巢排出的卵子通过漏斗口进入输卵
管。漏斗口比输卵管稍粗一些，所以30gauge的针头可以方便的插入。到这里，最大一
个难点出现了，怎么找漏斗口呢？说起来难以置信，但是所有人都为找这个漏斗口伤透
了脑筋。一旦找到了这个开口，冲洗步骤就不难了。漏斗口的难找可以说是臭名昭著的
，连Ann McLauren都承认初学者只要能轻松的找到了漏斗口（infundibulum），就算是
一个很大的进步。为什么会这么难找呢？首先，输卵管上面有很多结缔组织把管道团在
一起，没有办法伸直。所以很难通过管道找到漏斗口这个终端结构；其次，卵巢外面包
裹着一层囊状结构，称为卵巢囊（bursa）。输卵管的漏斗口也被包埋在卵巢囊结构里
面，分离输卵管的时候，卵巢囊的残余组织很难处理干净，往往会遮挡视线。令我很沮
丧的是，第二天做了一下午的实验，也没能找到漏斗口（infundibulum）。当时我有一
种彻底报废了的感觉，自信心跌到了低谷，几乎不想再做实验了。到了第三天重试的时
候，我找到了窍门，后来做一次就成一次。成功的做成功输卵管冲洗是我在这个课程的
转折点。从那之后，我意识到无论多难的实验，只要反复练习，总结经验，总能做成功
的。

具体做法是这样的。首先跟我在第五篇中提到的子宫冲洗一样，将小鼠处死，然
后打开腹腔找到子宫和输卵管，把输卵管剪下来。我的经验是，在切断输卵管和子宫的
时候，要保留一小段子宫。这样做的好处是，子宫非常粗，很容易确定应该向输卵管哪
一个方向搜寻漏斗口。由于漏斗口埋在卵巢囊里面，所以在切断卵巢和输卵管的时候要
保留一大半的卵巢。分离出来输卵管之后，放在培养皿上，加上一滴M2培养液润湿一下
，然后用精细的镊子来去掉附着的卵巢，卵巢囊和其它结缔组织以及脂肪。这一步是关
键。之所以第一天我死活也做不出来，而第二天却轻车熟路就是因为第二天做这一步的
时候我小心了很多。原来，漏斗口结构非常脆弱，在撕开卵巢囊的过程，只要一不小心
，就会把漏斗口撕裂，一旦撕裂了之后，就很难看清楚开口在哪里了。另外输卵管比较
细，所以看起来比较透明，为了看的更清楚，最好用暗视野。一旦找到漏斗口，剩下的
问题就好办了。拿一个套有磨钝的30 gauge针头的针管,小心的插入漏斗口，然后用镊
子夹住针头和漏斗口，同时注射M2培养液。这时会注意到整个输卵管会突然膨胀透明起
来，同时液体从输卵管和子宫连接的一端流出来。在流出来的液体中找胚胎就行了。

要想分离3.5dpc 之前的小鼠胚胎，输卵管冲洗几乎是唯一的办法。唯一的例外
是分离受精卵。在小鼠受精之后的半天里，输卵管的受精卵在紧靠漏斗口的位置被一团
称为堆积细胞（cumulus）的组织裹在一起，使得输卵管相应位置膨大了很多，非常明
显。这个时候只要用镊子把这一端输卵管撕破，堆积细胞和受精卵就会一起出来。这样
就省去了冲洗输卵管的麻烦。不过小鼠受精卵受堆积细胞包裹的时间很短暂，仅限于受
精之后的半天里。而受精往往实在午夜时分，我们的实验课下午才开始，已经太迟了。
所以我们并没有能够用这种方法分离很多受精卵。

自第二天的实验之后，Infundibulum几乎成了所有上课学生的口头禅。一个原因
是发音特别搞笑，另一个原因是找到这个结构让所有人都头疼不已，给大家印象十分的
深刻。


（十七）不可能完成的任务

输卵管冲洗（oviduct flushing）是第二天实验课中的第一个实验。用这种办
法分离了0.5dpc到3.5dpc胚胎之后，下一个问题就是怎么把这些胚胎放回到小鼠体内，
使它们正常发育下去。事实上有两种办法，一种是体外培养，让胚胎自己长到囊胚的阶
段，然后放回到小鼠的子宫里，也就是胚胎子宫转移的方法（Uterine Transfer）。这
种方法比较简单，但是胚胎在体外培养的条件下最后不一定能正常发育，所以最好的办
法是把这些胚胎转移到输卵管里面。这种方法叫做胚胎输卵管转移（Oviduct Transfer
）。输卵管转移是胚胎发育学最难做的一个手术，非常需要技巧。但是这个技巧又很重
要，比如要做转基因小鼠，把注射了外源DNA受精卵放回到假孕的小鼠体内发育，就需
要用这个技术。第二天以及接下来的几天中，我反复试了多次，都没有做出来。沮丧之
余，我向Anne McLauren老奶奶讨教，结果她人家说，实在是没有什么窍门，反复练习
很多次自然就会了。

输卵管转移中代孕的小鼠必须是0.5dpc的假孕雌鼠，这是为了保证转移的胚胎
能够赶上激素时间“窗口”。具体过程和第八篇介绍的胚胎子宫转移有很多的相似之处
。首先给代孕小鼠腹腔注射avertin，等到麻醉剂起效果之后，让小鼠左侧身体朝上侧
躺。然后根据脊椎和胸廓的位置确定切口，办法和第八篇介绍的胚胎子宫转移一样。然
后用解剖剪刀在皮肤，肌肉层和腹膜上切开一个小口，找到白色的卵巢脂肪垫之后，用
小镊子将脂肪垫，卵巢和输卵管拉出来，并用小牛头犬钳子夹住脂肪垫，以与脊椎垂直
的方向放在小鼠的身体上。从这之后的步骤必须在显微镜下完成。

把小鼠放在显微镜下。首先观察卵巢，如果卵巢红红的，有血或者血凝块，说
明刚刚排过卵，可以做为代孕小鼠。下一步是把卵巢囊（bursa）给撕开，找漏斗口（
infundibulum）。到这一步，我碰到了大麻烦。撕开卵巢囊倒是很简单，但是撕开之后
，出血十分严重。我只好不停的用搓成条的kimwipes 纸巾把渗出来的血吸掉。但是血
好像怎么也吸不干净，总是源源不断的溢出来，掩盖了整个卵巢。按照实验手册的说法
，漏斗口应该朝尾部与小鼠脊椎平行。但由于血污遮挡视线，我费了很大的力气，也没
有搞清楚漏斗口到底在哪里。抓狂之下，我不断骚扰实验老师，请他们把漏斗口指给我
看。由于血污的影响，他们也很费了一番功夫才找到，可惜的是，到我自己动手来注射
胚胎的时候，漏斗口往往缩得不知所踪。就这样，六月八号忙碌了一下午，也没有成功
找到漏斗口。六月八号之后的两三个星期里，我一直在琢磨失败的原因在哪里。我意识
到撕开卵巢囊的时候应该更小心才行。由于是第一次做这个实验，在撕开卵巢囊的过程
中，我总是觉得撕开的越彻底越好，但是这样野蛮的撕裂很容易触碰到卵巢囊上的毛细
血管，引起出血。在整个课程最后一天的选做实验中，我特别注意了这个问题，只撕开
了一个小口，基本没有碰到卵巢囊的血管。结果特别惊人，没有了血污之后，漏斗口特
别好发现。

找到了漏斗口，下一步就是把口吸管插入到漏斗口里面，然后把胚胎吹进去。
这个步骤有两个小窍门，首先必须有一把很精细的镊子夹住漏斗口的一侧。力量要刚刚
好，不能太紧，否则漏斗口会被夹碎；其次口吸管拉长的一端不能太粗，在做实验之前
得先用蓝珠子试验一下，找一个刚刚能容下并排两个蓝珠子的口吸管。由于输卵管转移
实验比较需要技巧，在正式做实验之前，最好拿蓝珠子试做几次，揣摩一下感觉。由于
输卵管比较薄，半透明，可以清楚的看见转移进去的蓝珠子排成一列。


（十八）选择之苦---P.G.D

六月八号上午作报告的教授是德国马普研究所的Davor Solter。他主要介绍着床
前胚胎发育（pre-implantation development）。提到着床前胚胎发育，就必须从排卵
（ovulation）开始讲起。雌鼠到六个星期大的时候，就可以生育了。这个时候雌鼠每
个卵巢（ovary）含有上万个卵细胞（oocyte）。每个卵细胞都被一个叫卵泡（
follicle）的结构包裹。排卵（ovulation）就是卵细胞脱离卵泡的束缚的过程。雌鼠
自发排卵是周期性，大概每四天有一次，与发情周期（estrus）吻合。排卵过程由大脑
垂体（pituitary）分泌的促卵泡激素（follicle-stimulating hormone，FSH）和黄体
生成素（luteinizing hormone，LH）控制。首先，在促卵泡激素刺激下，卵泡出现积
水，涨大的现象，并逐步移向卵巢的周边部位，同时在卵泡内部，卵泡细胞逐渐和卵细
胞分开。这个时候的卵泡结构称为graafian 卵泡，而卵细胞是个四倍体，还没有进入
减数分裂。然后，黄体生成素的水平突然升高，卵细胞受到刺激之后，核膜降解，染色
体和纺锤体逐渐形成，并移向卵细胞的周边部位。然后就是第一次减数分裂。这个分裂
中，细胞质的分配很不平衡。一组同源染色体和一点点细胞质被排挤出卵细胞，形成一
个很小的圆点结构，称为极体（polar body )。极体起初附着在卵细胞上，之后则会逐
渐消融掉。 而此时，包被在卵细胞外面的卵泡破裂，卵细胞被释放出来，进入输卵管
。这个卵细胞剩余的染色体保持在细胞分裂中期（metaphase）的状态，暂时不进行第
二次减数分裂，等待受精。精子的入侵，激活了卵子进行第二次减数分裂，形成第二个
极体。卵子剩余的染色体，解聚之后形成雌性前核（female pronucleus）；而精子的
DNA形成雄性前核（male pronucleus）。做转基因小鼠的最关键一步就是把DNA显微注
射到前核结构中，由于雄性前核相比之下大一点，一般是注射到雄性前核里面。两个前
核逐渐相聚交融在一起，很快进入第一轮DNA合成。然后受精卵分裂成两个细胞。

在第五篇中，我提到过受精卵不断分裂，从二细胞期，到四细胞期，一直到八细
胞期，细胞质并不增加，所以胚胎大小没有增加。在八细胞期之前，细胞并没有紧密的
贴在一起，但是之后细胞表面开始表达一系列细胞粘连分子，使得所有细胞紧贴在一起
，形成桑葚胚（morula）的结构。最后桑葚胚发育成囊胚结构，并转移到子宫，着床之
后进一步发育。

着床前胚胎发育的知识其实非常有用。我举一个很有意思的例子。前几天，看到
纽约时报上介绍一个新兴的技术叫做着床前遗传检测（Pre-implantation Genetic
Diagnosis，P.G.D）。这个技术有什么用呢？比方说你已知你家庭中有一个导致癌症的
基因突变。由于这种突变往往是杂合的，所以你的后代有50%可能性继承这个突变，为
了避免后代带有这个突变，就可以用P.G.D技术。首先把父母的卵子和精子在体外受精
，进行培养后，等到受精卵发育到八细胞期的时候，用一个很细的吸管取出一个细胞进
行分析。如果没有突变，就可以选择这个受精卵放回到母体发育。这个方法利用八细胞
期胚胎的两个特点：一个是细胞没有紧贴，所以可以很方便的取出来；第二个是八个细
胞都是全能性的（totipotent），所以即使少一个细胞，胚胎还是可以继续正常发育。
P.G.D技术看起来象科幻，但是实际上已经有做成功的例子。这个技术还在起步阶段，
所以费用非常贵，大概要两万美元。


（十九）崭新的世界

六月八号晚上的讲座是由来自Texas MD Anderson Cancer Center的Richard
Behringer作的，主题是Transgenics and insertional mutants。Richard在做基因敲
除和转基因小鼠方面非常有经验，作这个报告再合适不过了。提到Richard Behringer
，我这里向做基因敲除的同学推荐一本他参与编写的书，“Mouse Phenotypes: A
Handbook of Mutation Analysis”。这本书写得极其清楚易懂，既涵盖了基因敲除老
鼠的要点和细节，又详细解释了如何对突变体进行表型分析。

言归正传，先谈谈转基因小鼠的历史背景吧。不夸张的讲，转基因小鼠技术的出
现，使得以小鼠为模型的研究进入到一个崭新的世界。有人甚至认为转基因小鼠技术的
出现是人类文明发展的一个里程碑。转基因小鼠的实验技术可以追溯到1966年，加州大
学旧金山分校的Teh Ping Lin在Science 杂志上发表文章，报道说可以显微注射牛丙种
球蛋白溶液到小鼠受精卵的前核（pronuclei）里，如果把这样的受精卵放回到代孕小
鼠体内，还能正常发育成胎儿。这个实验可谓是非常超前，因为六十年代还没有重组
DNA技术，但是正是这个实验证明了技术上向小鼠胚胎引入外源物质的可行性。在那个
时候看，把蛋白质溶液打到小鼠受精卵里，似乎是一个毫无意义的实验，好在Science
还比较有远见，接受了这篇文章。又过了八年时间，MIT的Jaenisch实验室把提纯的
SV40 DNA注射到小鼠囊胚（blastocyst）的空腔里，最后得到的小鼠体细胞组织里面含
有SV40的DNA序列。这是第一个向小鼠胚胎中导入外源DNA的例子。又过了两年，1976年
，同样这个实验室发现如果用反转录病毒感染四细胞或者八细胞期的小鼠胚胎，病毒的
基因组可以整合到小鼠的生殖细胞里。用病毒来向小鼠胚胎引入外源DNA的办法并没有
很普及。又过了四年时间，到了1980年，Ralph Brinster和同事把信使RNA注射到小鼠
受精卵里，发现可以翻译成蛋白质。随后耶鲁大学的Jon Gordon把外源DNA注射到小鼠
受精卵的前核（pronuclei）中，并发现发育出来的小鼠体细胞组织中带有这个外源的
DNA。转基因小鼠技术到此时才正式成形。又过了一年，又有好几个实验室用同样的办
法将外源DNA整合到小鼠基因组里。有的实验室还发现整合到小鼠的外源基因可以遗传
到下一代，说明小鼠的生殖细胞中也整合了外源基因。事实上，把外源基因导入动物并
不希奇，但如果能传给后代，就很不容易了。另外，不为人知的是，动物转基因技术首
先是在小鼠身上实现的。转基因小鼠技术的出现是一件大事，这也是为什么Watson建议
在冷泉港开设小鼠课程的原因。这个小鼠课程最开始设立，就是为了传授转基因中的核
心技术，前核显微注射（pronuclear injection）。

前核显微注射（pronuclear injection）的具体操作过程我会在以后的篇章中介
绍。上一篇讲小鼠胚胎的着床前发育，提到卵子刚受精的时候，来自卵子和精子的DNA
分别解聚，但还没有融合在一起，而是分离的两个小核，称为前核（pronuclei）。前
核显微注射就是把线性的DNA注射其中一个前核中，使之整合到小鼠基因组中。Richard
Behringer讲了很多转基因小鼠的技术细节和窍门。随便举几个例子：（１）只有线性
的DNA才能整合到基因组里，但有些时候如果只希望在受精卵里瞬时表达一个基因，就
可以注射supercoil DNA；（２）注射进入前核的DNA浓度不能太高，理想浓度是１到２
ng/ml，而用来稀释DNA的缓冲液是10mM Tris pH7.4, 0.1-0.3mM EDTA；（３）有人试
过注射到细胞质里，问题是效率不高，且受精卵容易死。同时远系小鼠的受精卵做前核
显微注射存活率较高。（４）注射进入的DNA最好是genomic sequence，因为cDNA表达
得不好。

必须强调的是，转基因的过程，外源DNA的整合位点是随机的。由于同源重组的关
系，理论上可以直接用前核显微注射的办法来做基因敲除。但问题是同源重组效率非常
低，随机整合的几率要比同源重组几率大很多。Richard Behringer提到有人这么试过
，显微注射了一万个受精卵，有将近两千个顺利发育成小鼠。其中只有五百只是转基因
小鼠，而只有一只是定点同源重组的小鼠！

更多的技术细节，大家可以参考Manipulating Mouse Embryo: a laboratory
manual, third edition。

（二十）另一个自己

Lydia Fairchild是有两个孩子的单亲妈妈，怀上第三个孩子之后和男朋友分了
手。生活没有着落，又要养活两个孩子和照顾尚在襁褓中的胎儿，Lydia被逼无奈只得
申请政府资助。根据政府规定，申请此类福利，必须提供DNA证据证明小孩是申请者亲
生的。Lydia和她的前男友很快提供了身体的组织样品。一切都似乎很顺利，可是到了
2002年的一天，社会福利部门的官员突然打电话给Lydia，要她立即去面谈。在这次面
谈中，Lydia得知了一条她怎么也无法相信的消息，DNA检测证实Lydia前男朋友是她孩
子的父亲，但是Lydia却不是两个孩子的母亲！资助申请自然是被拒绝了，更糟的是社
会福利部门怀疑Lydia是一个代孕妈妈，试图骗取联邦的福利资助，于是起诉了Lydia。
而审理此案的法官也准备剥夺Lydia对两个小孩的监护权。眼看山穷水尽，Lydia觉得无
法洗清自己，绝望之余开始和家里人商量怎么带着孩子藏起来。就在这个紧要关头，
Lydia案子的检察官在新英格兰医学杂志上的一篇文章中上找到了答案。这个答案也是
小鼠胚胎课第三天早上讲座的核心内容---chimera。

Chimera是古希腊神话中的一个狮头羊身蛇尾的怪兽，在生物学中指嵌合体。嵌
合体是指一个机体拥有来自不同胚胎的细胞和组织。根据这个定义，经过器官移植的病
人就可以认为是嵌合体。Lydia也是一个嵌合体，只是她的情况要复杂很多，医学中称
之为四配子嵌合体（tetragametic chimerism）。这种嵌合体是这样形成的，首先两个
精子分别入侵两个卵子，形成两个受精卵。通常情况下两个受精卵会独立的发育下去，
形成一对双胞胎。但是在非常罕见的情况下，两个胚胎会在发育的早期融合在一起，而
最后只发育成一个胎儿。由于两个胚胎的基因型会有差别，chimera个体一部分组织会
继承一个胚胎的基因，而剩余组织则会继承另一个胚胎的基因。两个胚胎都有全能性，
可以发育成任何一种组织器官，所以理想情况下，嵌合体任何一种组织器官都应该是两
种胚胎分化细胞的均匀混合体。但实际情况往往复杂一些，有的组织只来源于两个胚胎
中的一个。Lydia小孩的基因型代表了她生殖细胞的基因型。而Lydia生殖细胞与DNA检
测所用的样品（血样或者口腔黏膜）来源于不同胚胎，基因型不一样，所以检测结果就
不符合。最后证明Lydia确实是嵌合体的一个关键证据，是从她子宫颈分离出来的组织
样品和她孩子的基因型是一样的。真相到此大白，Lydia再也不用担心会失去自己孩子
的监护权了。由于四配子嵌合体发生的几率小而又小，Lydia Fairchild的案例引起了
媒体的广泛关注，甚至还被拍成了纪录片。

在小鼠胚胎发育的研究中，嵌合体是一个极其强大的研究手段。小鼠课程第三天
早上，来自加拿大hospital for sick children的Janet Rossant作了“chimera
analysis”的讲座。上个世纪五十年年代末，小鼠早期胚胎的体外培养技术已经非常成
熟，小鼠胚胎也能通过子宫转移和输卵管转移的方法在代孕雌鼠中发育成胎儿。有了这
些技术手段之后，小鼠胚胎学家们开始尝试用各种方法修饰和改造小鼠胚胎，看这些变
化对小鼠发育有何影响，从而推断出小鼠胚胎发育的原理。构建嵌合体胚胎是其中最重
要的方法之一。第一个小鼠嵌合体胚胎是由一个波兰人Kristof Tarkowski在1961年做
出来的。他把两个桑葚胚期小鼠胚胎的透明带（zona pellucida）弄破，然后取出胚胎
，使它们相互接触。体外培养之后，这两个胚胎会融合形成一个胚胎，并重新形成透明
带。用这种方法构建的胚胎称为团聚嵌合体（aggregation chimera）。把这个嵌合体
胚胎放入代孕小鼠的子宫，最终能发育外观和生理都正常的幼鼠。这个思路简单的实验
，有力的证明了哺乳动物早期胚胎的可塑性，为后来培养出胚胎干细胞以及构建基因剔
除老鼠，打下了一个坚实的基础。因为这个重大贡献，Tarkowski和Anne Mclauren一道
获得了2002年的日本科技大奖。

除了可以用Tarkowski的团聚方法构建嵌合体之外，有人发现如果把一个囊胚的
细胞显微注射到另一个囊胚里，也可以形成嵌合体。上个世纪六七十年代的时候，胚胎
发育中细胞世系的研究是个难题，通过囊胚注射构建嵌合体的方法大大方便了这方面的
研究。嵌合体研究中最近的一次突破是人们发现显微注射胚胎干细胞到囊胚中，也可以
产生嵌合体。而且胚胎干细胞可以分化为小鼠胚体（embryo proper ）的各个组织器官
。比较重要的是，胚胎干细胞也可以分化为生殖细胞，所以嵌合体的一部分后代会继承
这些胚胎干细胞的DNA，包括这些DNA中的突变。基因剔除小鼠就是用这种方法培育出来
的。