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模式生物是生命科学研究的重要基石。它们世代短、子代多、遗传背景清楚,且易于实验操作,帮助我们揭示生命体普遍规律。随着基因编辑技术的飞速发展,模式生物资源库与数据库已成为科研不可或缺的基础设施。
本文系统梳理全球主要模式生物(大小鼠、果蝇、斑马鱼、秀丽隐杆线虫、拟南芥、细胞与酵母等)的核心资源库与数据库,助您快速定位所需资源。文中数据均经各机构官网、NIH/ORIP资源目录及公开文献逐条核对,并标注统计年份;正式引用前建议再次核对官网最新数据。
大小鼠:商业化程度最高的模式生物
大小鼠使用历史悠久且需求量大,是商业化程度最高的模式生物,以商业公司为主体运营。值得注意的是,这一领域近十余年并购整合频繁,多家老牌供应商的归属已发生变化,部分条目仅作沿革参考。
美国主要供应商
The Jackson Laboratory(JAX)
JAX成立于1929年,总部位于缅因州巴港,是一家独立的非营利性生物医学研究机构,也是全球主要的小鼠遗传研究与品系保存中心,同时负责维护小鼠基因组信息学数据库MGI。目前JAX提供13000余个小鼠品系(含基因敲除动物),并公开小鼠基因组信息学资源;除品系供应外,还提供种群健康监测、疾病诊断、合同饲养与转基因技术等配套服务。
Taconic Biosciences(原Taconic Farms, Inc.)
总部位于纽约州Rensselaer。需要留意的是,其法定名称已于2014年9月由Taconic Farms正式变更为Taconic Biosciences。公司供应转基因模型、自发/诱发突变模型与外科修饰动物,并提供合同育种、胚胎移植、基因型分析、冷冻保存和兽医咨询等服务。
Crown Bioscience(冠科生物)
冠科生物创立于2006年,全球总部位于美国加州圣地亚哥(其早期办公地曾为加州硅谷地区),现定位为肿瘤与免疫肿瘤新药研发技术平台,专注于肿瘤及免疫肿瘤药效检测——其原有的心血管与代谢疾病业务已于2021年3月出售给药源新地(Innoland)。公司在大规模人源化肿瘤异体移植模型(PDX)领域处于领先地位,运营实体分布于美国(圣地亚哥、北卡罗来纳州坎纳波利斯)、英国、荷兰、日本,以及中国大陆的北京、上海、苏州园区和太仓。股权方面,公司于2017年并入日本JSR集团;2025年11月,港交所上市公司艾迪康控股(09860.HK)公告拟以2.04亿美元收购冠科生物,预计2026年年中完成交割。
Harlan(Harlan Sprague Dawley)——已并入Inotiv
Harlan创立于1931年,总部位于印第安那州,曾是全球最大的实验动物供应商之一,提供动物模型、饲料与垫料,并开展健康与遗传监测、毒理学研究、胚胎冷冻及抗体产品等服务。该主体如今已不复独立存在:2015年更名为Envigo,2021年11月被Inotiv收购。其标志性产品Sprague Dawley大鼠现以Hsd:Sprague Dawley® SD®品牌由Inotiv供应。
Hilltop Lab Animals, Inc.
成立于1928年,位于宾夕法尼亚州,是美国最早的实验动物供应商之一。提供大鼠、小鼠(含老龄鼠、孕鼠与同窝仔鼠),并开展外科手术、组织器官与血液组分制备、导管植入及生化指标比较等服务。
英国主要供应商
B&K Universal Ltd.
(已停止运营,仅作沿革参考)B&K Universal是英国的专业化实验动物公司,曾提供大鼠、小鼠、转基因小鼠、仓鼠、豚鼠、犬及非人灵长类等动物,并提供技术培训、进出口运输、转基因品系培育、胚胎冷冻,以及血清、组织、尿液等生物制品。据现有资料,该公司于2009年被美国Marshall BioResources收购,2010年起停止动物饲养业务。
澳大利亚主要供应商
Ozgene Pty, Ltd.
1999年成立于西澳大利亚珀斯,提供基因敲除/敲入小鼠与转基因小鼠(官网目前仅列小鼠模型,未见大鼠品系),并提供慢病毒转基因制备、表型分析、动物育种、生物净化与冷冻保存等服务。
中国主要供应商
集萃药康
成立于2017年,是国家高新技术企业,为亚洲小鼠突变和资源联盟企业成员、国家遗传工程小鼠资源库共建单位。公司提供商品化小鼠模型、模型定制、定制繁育与功能药效分析的一站式服务,累计开发20000余种具有自主知识产权的商品化小鼠模型,并于2022年登陆上交所科创板。
南模生物
成立于2000年,专注于遗传修饰动物模型(小鼠、斑马鱼、秀丽线虫)。公司获“国家科技部863计划”支持,并建有上海市模式生物技术专业技术服务平台,于2021年在科创板上市。
关键数据库
小鼠基因组数据库(MGI)
网址:http://www.informatics.jax.org/
MGI由JAX托管,整合小鼠遗传、基因组与生物学数据,是小鼠遗传学研究的核心信息源,为人类疾病研究提供支持。可查询基因信息、相关疾病、突变、等位基因、表型、表达水平与互作蛋白等。
大鼠基因组数据库(RGD)
网址:https://rgd.mcw.edu/
RGD成立于1999年,由美国威斯康星医学院(MCW)维护,是大鼠基因组学、遗传学、表型与疾病数据的首选资源。数据库包含大鼠、人与小鼠的基因组对比数据,支持跨物种比较,并提供强大的在线分析与可视化功能。
果蝇:百年遗传学的摇篮
主要资源库
布卢明顿果蝇资源中心(BDSC)——全球最大
BDSC位于美国印第安纳大学。其藏品可追溯至摩尔根的学生布里奇斯与斯特蒂文特在加州理工学院建立的最早的果蝇品系保藏中心;这批藏品后经E. B. Lewis等人接续,于1986年迁入印第安纳大学后才成为今天的BDSC。中心保存UAS、GAL4、平衡系、缺陷型、RNAi与CRISPR相关果蝇品系,截至2024年保藏约9.3万个品系(2017年为67634个,2024年增至93052个)。
京都果蝇资源中心(DGGR)
DGGR位于日本京都工艺纤维大学,保存各类工具果蝇、缺陷型与RNAi果蝇,并接受全球实验室的品系寄存。
维也纳果蝇资源中心(VDRC)
VDRC以RNAi果蝇保藏为主,下设三种库:GD库(P元件随机插入)、KK库(phiC31定点插入)与shRNA库(短链发夹结构)。此外还提供大量DNA构建与工具品系。
国内资源库
我国已形成以国家果蝇资源中心为龙头、多个高校/平台分中心和特色疾病模型资源库协同的果蝇资源保存与共享体系。国家果蝇资源中心(NDRCC)在科技部支持下成立,负责果蝇品系、质粒、细胞、cDNA等资源的构建、收集、保藏、信息化与共享;2022年由广州霍夫曼免疫研究所焦仁杰团队牵头,设广州、清华、上海三个分中心。
广州果蝇中心
以构建和保存突变体品系为主,拥有基于CRISPR/Cas9的全基因组果蝇突变体库,被称为全球唯一全基因组范围突变体库,具有自主知识产权。清华大学果蝇中心侧重转基因技术,保存RNAi、转基因过表达和突变体品系,是FlyBase认可的中国果蝇资源机构,也是全球四大果蝇体内RNAi文库来源之一,拥有从TRiP引进的8000余株RNAi品系和自主构建的3000余株人类同源及疾病相关RNAi品系。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心果蝇平台是中国首家果蝇资源平台,2010年投入使用,提供技术培训、培养基、品系寄存、显微注射、Cas9敲除/敲入和品系交流等服务,保存品系2万余株,年均支撑约200个课题组,平台主任吴薇兼任国家果蝇资源中心(筹)主任;上海平台主要储存转基因干扰、突变体和Gal4品系。
东南大学牵头教育部果蝇和线虫资源库
是教育部首批高校生物资源库之一,目标建成资源保藏与共享中心。湖南师范大学建有国内首个心血管疾病果蝇模型特色资源库,含100余个心血管疾病基因的突变系、敲除系和转基因系,并建成标准化平台和5项管理规范。台湾大学设有台湾果蝇遗传资源中心,提供培养基、品系保存与进口、显微注射、分子资源及培训咨询服务。
整体上,我国果蝇资源体系已覆盖国家级中心、区域分中心和特色资源库,初步实现规模化保存和开放共享。
果蝇基因工程
GDP(Gene Disruption Project)由贝勒医学院Hugo Bellen主导,通过转座子插入大规模制备突变体:2004年获得7140个品系,2011年再增约7600个,BDSC累计收录14656个。
TRiP(Transgenic RNAi Project)由哈佛医学院Norbert Perrimon主导,全部品系经phiC31 定点整合至attP着陆位点;现有RNAi品系15000余个,另有CRISPR/OE/KO品系5000余个,相关品系通过BDSC、日本NIG与清华果蝇中心分发。
Flytrap由耶鲁大学Lynn Cooley实验室主导,利用携带GFP人工外显子的P元件实现目的蛋白的实时定位标记。该项目数据停留在2003至2004年(599个插入系),属历史项目。
关键数据库
FlyBase
网址:https://flybase.org/
FlyBase是在线生物信息学数据库,存储果蝇科的遗传与分子数据,包含黑腹果蝇完整基因组、参考书目,以及基因表达与图像资源(含胚胎基因表达图谱)。
斑马鱼:脊椎动物发育与疾病模型
全球三大资源中心
国际斑马鱼资源中心(ZIRC)——美国
ZIRC成立于1999年(2000年启用独立水族设施),位于俄勒冈大学,由NIH资助。中心目前维护30000余个遗传品系(含冷冻精子与活体种群),提供38种单克隆抗体与960个EST/cDNA探针,并提供健康咨询、病理分析与疾病预防手册等服务。
欧洲斑马鱼资源中心(EZRC)——德国
德国EZRC于2012年正式开放,位于卡尔斯鲁厄理工学院(KIT),拥有30000余个突变型、转基因与野生型品系,并提供2000余个质粒。它是全球首个开展化学筛选的斑马鱼筛选中心,并开发了SPIM、DSLM与机器人宏镜等4D高分辨率实时成像技术。
中国国家斑马鱼资源中心(CZRC)——中国武汉
中心成立于2012年,依托中国科学院水生生物研究所,与美国ZIRC、德国EZRC并列为全球三大斑马鱼资源库。截至2024年底,保藏各类斑马鱼资源近3600品系,其中90%以上为我国自主创制、约三分之一由本中心自主研制。中心牵头成立我国科学家自发组建的斑马鱼全基因组敲除联盟,完成“斑马鱼1号染色体全基因敲除”项目,建成了国际学术界首个大规模斑马鱼定向突变体资源库;中国斑马鱼研究体量已于2020年跃升全球首位,中心科研支撑服务能力连续3年位居全球首位。
关键数据库
斑马鱼信息网络(ZFIN)
网址:http://zfin.org/
ZFIN源于1994年冷泉港斑马鱼遗传与发育会议的决定,由与会研究者共同发起组建,现设于俄勒冈大学。数据库包含研究进展公告、基因命名指南、解剖学信息及关联数据资源,数据来源于实验室提交与文献提取。
秀丽隐杆线虫:多细胞生物研究的经典模型
资源中心
美国秀丽隐杆线虫保存中心(CGC)
CGC成立于1978年(最初设于密苏里大学),1992年迁至明尼苏达大学,由NIH资助。中心现有约2.2万至2.7万线虫品系,目标是为每个基因维持一个功能完全缺失突变体,同时保藏近缘物种品系、RNAi所需的细菌菌株,以及线虫微生物组代表菌株。收费方面,学术用户为30美元年费加10美元/品系,商业用户为150美元/品系;自2026年3月1日起,国际订单处理费调整为每品系1美元。
日本线虫资源库(NBRP C. elegans)
该资源库由东京女子医科大学运营,是日本国家级生物资源计划的重要组成部分。NBRP于2002年由文部科学省启动,2016年起移交AMED(日本医疗研究开发机构)运营。在定位上,它与CGC形成互补:CGC侧重积累既往研究成果品系,NBRP则聚焦支持未来研究,尤其致力于为研究者提供反向遗传学所需的基因缺失突变体。
其核心资源与服务包括:重点收集基因缺失突变体、Cre重组酶转基因株与平衡子株等工具品系;学术用户正常品系收费1800日元/品系、平衡子或回交品系3000日元/品系,商业用户分别为10000日元与20000日元。数据库网址为https://shigen.nig.ac.jp/c.elegans/。
关键数据库
WormBase
网址:https://wormbase.org/
WormBase始于2000年,现由加州理工学院、EMBL-EBI与OICR等机构共同维护,是Alliance of Genome Resources的创始成员。数据库涵盖10个核心线虫基因组与20余个比较基因组,更多寄生线虫基因组经WormBase ParaSite提供,可应用于基因比对、突变分析、进化研究、蛋白质功能预测、疾病模型构建与药物靶点筛选。
拟南芥:植物分子生物学的金标准
资源中心
拟南芥生物资源中心(ABRC)
网址:https://abrc.osu.edu/
ABRC设于美国俄亥俄州立大学,1991年由美国国家科学基金会(NSF)资助建立,为全球用户提供种子、DNA克隆等生物材料,材料以T-DNA插入突变体为主。需要说明,“涵盖几乎所有基因的突变体”目前仍是一项社区目标——即为拟南芥约27000个基因各获得多个突变等位基因,因此ABRC至今仍公开征集包括CRISPR新突变体在内的各类已鉴定突变体。
AraShare
初衷是建立一个“非营利性拟南芥突变体共享中心”,带有一定的公益属性,建设过程中获得了国内植物科研界的有力支持(包括院士、国家杰青、中科院百人、国家优青等众多顶尖科学家)。本着“我为人人、人人为我”的理念,AraShare尝试在国内建设一个“能快速送达、高效有保障”的非营利性拟南芥种质资源共享中心,为国内植物科学的研究做贡献。
关键数据库
拟南芥信息资源(TAIR)
网址:https://www.arabidopsis.org/
TAIR成立于1999年,是国际最权威的拟南芥基因组数据库,提供基因组序列、基因结构、基因表达数据及生物信息学工具。2013年NSF经费终止后,TAIR转由非营利机构Phoenix Bioinformatics运营,改为订阅制(注册用户每年可获一定免费额度)。此外,TAIR曾与ABRC合作提供DNA和突变体种子,但自2019年5月起已停止该项服务,所需材料需直接向ABRC订购。
细胞、酵母及其他模式生物
全球核心资源中心
美国模式培养物集存库(ATCC)
ATCC成立于1925年,总部位于弗吉尼亚州马纳萨斯,是全球最大的生物资源中心,也是全球性非营利生物标准品资源中心。组织架构上,它是由董事会管理的私营非营利机构。保藏规模方面,ATCC现有70000余株微生物菌株、4000余株细胞系,以及病毒与重组物质等。
日本国家生物资源项目(NBRP)
网址:https://nbrp.jp/
NBRP由约40所大学与研究机构组成,涵盖动物、植物、微生物、细胞与DNA材料等30个生物资源项目;截至2020年,30个项目共保藏约650万份生物与遗传材料。除资源保藏外,NBRP还通过网站提供类人猿生态学与全球生物多样性信息,并建立了帮助研究者合规获取与使用境外生物样本的支持体系(名古屋议定书相关)。该项目于2002年由日本文部科学省启动,2016年起移交AMED运营。
中国国家菌种资源库(NMRC)
NMRC是国家科技资源共享服务平台,2019年经科技部、财政部优化调整后正式挂牌,依托中国农业科学院农业资源与农业区划研究所建设,以9个国家级专业保藏中心为核心。截至2018年,平台库藏资源总量达235070株、备份320余万份,其中可对外共享150177株,分属2484属、13373种,约占国内可共享保藏总量的80%,保藏总量位居全球微生物保藏机构首位。特色保藏包括约6700株极地微生物与2.3万余株海洋微生物(海洋微生物库藏量为全球最大)。
关键数据库
酵母基因组数据库(SGD)
网址:https://www.yeastgenome.org/
SGD是酿酒酵母(又称芽殖酵母,Saccharomyces cerevisiae)的分子生物学与遗传学数据库,依托斯坦福大学运行,为研究者提供检索与分析工具,用于探索数据之间的功能关系。
结语
从果蝇到小鼠,从斑马鱼到拟南芥,全球模式生物资源库与数据库网络为生命科学研究提供了坚实的物质基础和数据支撑。随着基因编辑技术(CRISPR/Cas9 等)的不断进步和高通量筛选平台的广泛应用,这些资源库将持续扩容,功能日益完善。
科研无国界,资源共享是科学进步的重要引擎。善用这些宝贵资源,必将助力您在探索生命奥秘的道路上更进一步。
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撰稿:林可敬
审核:卞文印
编辑:蔡晨星
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