吴玥,薛婧,魏强,向志光,陈禹保,孔琪
(中国医学科学院医学实验动物研究所,国家人类疾病动物模型资源库,国家卫生健康委员会人类疾病比较医学重点实验室,新发再发传染病动物模型研究北京市重点实验室,北京市人类重大疾病实验动物模型工程技术研究中心,北京 100021)
动物模型(animal model)是基于实验动物建立的模拟人类疾病或满足研究的动物,是人类疾病研究的“技术瓶颈”,也是疫苗、药物从实验室走向临床应用的“试金石”。动物模型是我国科学研究、生物医药和健康产品研发中不可缺少的科技资源,在提高我国自主创新能力、发展医药卫生、健康产业等方面具有重要价值和市场前景[1-3]。
我国实验动物产业处于蓬勃发展阶段,产生了数千种实验动物和动物模型资源。国际上实验动物、动物模型资源更是在数万种以上。动物模型资源的选择和共享一直是实验动物行业亟待解决的问题。动物模型资源的多样化和标准化,既是国家战略资源,也是生物制品、药物研发的支撑性资源,更是生物医药产业又好又快发展的有力保障[4-6]。
为落实创新性国家战略,提高我国科学研究能力,为我国医药卫生健康产业发展和应对新发突发重大传染性疾病提供源自实验动物行业的强大科技支撑,根据科技部工作部署,我们建立了“国家动物模型资源共享信息平台”(本文简称信息平台),助力新冠肺炎疫情攻关,提供数据支持,解决供需双方对动物模型资源的需求。我们建立的国家动物模型资源共享信息平台,可推动我国动物模型相关资源共享,满足不同层次、不同研究目的的需求。
1.1 数据来源
本平台的资源数据主要来源于5个部分:(1)本单位自有动物模型相关资源;(2)实验动物资源单位汇交的动物模型相关资源;(3)文献采集的动物模型相关资源;(4)国际公共实验动物资源库汇集的动物模型相关资源,例如Mouse Genome Informatics(MGI)、Rat Genome Database(RGD)等;(5)研究人员个人提交的动物模型相关资源等。
1.2 数据采集
1.2.1 文献采集
采用爬虫的方法对公共数据库及文献中的资源数据进行采集。根据每个资源URL中含有的ID号,使用read_html命令读取对应网页,使用css选择器提取每个页面中共有字段,例如Strain Name、Attributes、Symbol、Type、Source、Origin、Research Usage、MGI ID、RGD ID等,使用frame函数创建数据列表,使用for语句循环采集MGI与RGD数据库资源页面数据字段信息,使用writexl函数输出为Excel格式。
1.2.2 资源鉴定
通过中国实验动物学会发布“国家动物模型资源共享信息平台实验动物资源/动物模型征集函”在全国范围内征集数据,重点与新冠动物模型研发单位进行联络,全面系统收集了新冠动物模型资源作为平台的特色。联合中国实验动物学会动物模型鉴定与评价工作委员会、中国实验动物学会实验动物资源鉴定与评价工作委员会(简称鉴定委员会)开展动物模型和实验动物资源鉴定工作,并发布经过鉴定或采集的资源信息。
1.3 数据审核及入库
根据《中国实验动物学会实验动物模型鉴定与评价管理办法(试行)》,由实验动物领域权威专家对申请人(单位)提交的材料进行鉴定评价,依据实验动物模型构建的信度和效度(表观效度、预测效度以及结构效度),基于模型制作原理和方法,并结合不同品系动物的特点,对拟开展鉴定和评价的实验动物模型从整体、组织、细胞和分子水平进行鉴定和评价。在前期数据收集阶段,可通过简易申报流程,提供资源基本信息,通过审核后即可入库。
1.4 信息平台的构建及访问
信息平台前端使用HTML5和jQuery1.3,后端采用Enterprise Java Beans框架,编程语言采用Python2.7,中间件使用Jboss 6.0,部署在Windows Server 2012 R2服务器。支持多种通用浏览器,系统具有开放性、易操作性、界面友好性、可靠性和安全性等特点,为用户提供统一的、友好的操作界面。采用MySQL (v 5.7)作为系统的数据库平台,采用标准SQL语句,以便扩展。数据库网址:https://.namri.cn/。可免费公开访问使用。
2.1 信息平台架构与内容
信息平台包含新闻动态、实验动物、动物模型、仪器设备、饲料垫料、专家咨询、供需机构、大事记、数据提交9个栏目(图1)。新闻动态部分按照科技部部署的科研攻关五大方向病原学和流行病学、检测技术和产品、药物和临床救治、疫苗研发、动物模型构建进行分类,共11个角度,提供最新全球新冠疫情相关的动态新闻,新闻总量2825条(表1)。
图1 平台首页Figure 1 Homepage of the database
表1 新闻信息统计Table 1 News information statistics
信息平台收录动物模型、实验动物资源总计19 364种,包括实验动物资源18 466个、动物模型898个。大多为科研机构、企业提交,也有一部分为高等院校、医院提交。动物模型样品属性信息见表2。
表2 动物模型信息表Table 2 Animal model information table
2.2 检索方式
信息平台提供全局检索与高级检索两种检索方式,每个页面的右上角含有全局检索框,可对平台的实验动物、动物模型、仪器设备、饲料垫料进行检索。用户选择对应栏目,输入相关检索关键词后,可跳转到相应栏目浏览页面,获取最为可能的匹配结果。
实验动物与动物模型栏目提供高级检索功能。用户可自行选择名称、保种单位、应用领域对实验动物资源进行对应检索,选择模型名称、研制单位、用途对动物模型进行对应检索,也可以通过导航栏中的资源分类进一步限定资源范围。
2.3 实验动物
实验动物栏目按照常规实验动物类别进行划分,分为啮齿类动物、兔、犬、猫、小型猪、非人灵长类、禽类、鱼类、两栖类、无脊椎动物、其他动物。其中啮齿类动物细分为小鼠、大鼠、豚鼠、金黄仓鼠、中国地鼠、长爪沙鼠、东方田鼠、灰仓鼠。
详情页包含品系名称、英文名称、疾病名称、相关基因、背景品系、遗传类型、繁殖方式、繁殖代数、主要用途、简介、图片、主要特征描述、培育历程与方法、遗传信息、相关疾病表型、生物学特性、营养需要、饲养管理要点、饲养环境、培育单位、保种单位、鉴定方法、获取的成果或参考文献信息。通过右侧相关资源可以查看与本资源相关的其他资源,目前资源总量达到18 466个(表3)。
表3 实验动物资源统计Table 3 Statistics of laboratory animal resources
2.4 动物模型
综合考虑广度和深度,以及尽可能涵盖目前所知的疾病模型类型,根据实验动物模型的分类原则将动物模型栏目分为传染性疾病动物模型、神经精神疾病动物模型、心脑血管和血液系统疾病动物模型、肿瘤动物模型、代谢性疾病动物模型、呼吸和消化系统疾病动物模型、骨骼运动系统疾病动物模型、生殖系统疾病动物模型、免疫性疾病动物模型、五官和皮肤病动物模型、遗传性疾病动物模型、特因环境动物模型、中医证候动物模型、其他模型。
其中传染性疾病动物模型细分为冠状病毒感染动物模型、艾滋病毒感染动物模型、流感病毒感染动物模型、肠道病毒感染动物模型、结核杆菌感染动物模型、肝炎病毒感染动物模型、狂犬病毒感染动物模型、登革病毒感染动物模型、其他病毒感染动物模型。
根据新型冠状病毒疫情防控科研攻关需要,信息平台第一期重点围绕SARS、MERS、COVID-19疾病,将冠状病毒感染动物模型细分为SARS-CoV-2感染动物模型、SARS-CoV感染动物模型、MERSCoV感染动物模型、其他冠状病毒感染动物模型,并加入新冠动物模型相关宣传页轮播图,推送热门资源。目前模型总量达到898个(表4)。
表4 动物模型数量统计Table 4 Statistics of animal models
2.5 数据管理后台
通过信息平台数据管理后台可实现对新闻、资源、用户、订单进行管理。可对新闻、实验动物、动物模型数据进行增添、修改、删除,查看对应资源数量。并且可查看咨询与订购订单,用户注册情况,查看操作日志(见图2)。
图2 数据管理后台Figure 2 Back-end of database
我国实验动物产业总产值在200亿元以上,交易量大,适用范围广,小到标签大到核磁都有涉及,市场空间广阔。医药企业在新药的研究和开发阶段,均需要进行动物实验。国内外医药企业研发支出的增长,为实验动物行业的发展提供了有利的需求基础[7]。
2020年中央公布的第一份关于要素市场化配置的文件《中共中央、国务院关于构建更加完善的要素市场化配置体制机制的意见》中,将数据纳入新型生产要素,并上升到国家战略层面[8]。
随着我国科研水平的提高和生物医药产业的发展,对于实验动物的需求日益增加。特别是在新冠疫情爆发期间,加剧了对实验动物和动物模型的使用需求,甚至产生了供不应求的情况[9]。所以科技部指定我单位建立了信息平台,与各个从事实验动物科研行业单位进行联络,全方位多角度全面收集实验动物/动物模型信息,建成数据量庞大、信息全面、具有全国影响力的国家平台,服务全国对实验动物行业有需求的用户。
作者单位已建立了国内最大的人类疾病动物模型资源库,已纳入科技部资源库,但资源库主要展示本单位自有动物模型资源信息。而信息平台除含有本单位资源信息外,还包括鉴定委员会收集或鉴定过的动物模型资源,以及文献来源、课题汇交、资源单位提交、我们收集的国内外资源等多渠道来源的数据。除实验动物/动物模型信息外还含有实验动物相关产品及相关服务信息,用户可以在线提交咨询及订购订单。本单位也建立了一些数据库性质的平台,例如比较医学大数据平台,含有实验动物/动物模型和比较医学研究相关的生理生化、生物学特性及动物实验等数据,以比较医学科学数据为主体内容,集成生物信息学工具及相关公共数据库,与信息平台在网站定位、功能、性质、内容、数据格式等方面不同。
国内建立了国家遗传工程小鼠资源库、国家犬类实验动物资源库、国家啮齿类实验动物资源库、国家非人灵长类实验动物资源库等6个实验动物相关资源库,对其资源库包含的实验动物资源进行展示和共享,含有实验动物资源基本信息及技术服务信息[10-11]。国内外已经建立了一些具有电商属性的实验动物相关供需发布平台,例如国内的广东省实验动物监测所建立的实验动物商城(www.lasmark.cn)、维通利华实验动物商城(https://buy.vitalriver.com/)、喀斯玛商城(www.casmart.com.cn)以及国外的Jackson Laboratory(https://www.jax.org/cn/)、Charles River(https://www.criver.com/)、Taconic(https://www.taconic.com/)、Envigo(https://www.envigo.com)等。这些平台集本单位内部的实验动物资源管理、交易、资讯为一体,实现实验动物行业资源聚合、快速查询与在线交易[12-16]。而信息平台数据来源广泛,含有从文献中采集的世界范围的模型资源,有些为非实物资源,研究者可通过文献中提供的技术方法进行模型的制备。
信息平台为免费公开的网站,对我国实验动物、动物模型等资源及相关信息进行系统整合,方便研究人员对信息进行查询,能够在线咨询及订购,将资源拥有者与使用者联系起来,形成供需纽带。为资源的宣传与推广提供平台,助力实验动物行业资源与服务的快速对接,加速资源流通。有助于推动我国实验动物领域动物模型资源信息共享,为科技创新和社会发展提供高质量的科技资源共享服务。
今后将建成规模更大、集约化和高水平的信息平台,向“产业化、规范化”方向发展,提供更为全面、高质量的数据,不断提高信息平台的影响力,充分发挥平台的作用,服务全国,服务相关各方。我们将继续整合国内外的动物模型资源,不断更新和完善动物模型的各类信息,例如模型的评价标准、模型构建技术信息等,发挥国家级信息平台的作用,为科技攻关,生物医药产业提供有力的支撑,更好的服务科研和生物医药行业的需求。
猜你喜欢动物模型资源库动物肥胖中医证候动物模型研究进展世界科学技术-中医药现代化(2022年9期)2023-01-17胃癌前病变动物模型复制实验进展世界科学技术-中医药现代化(2021年5期)2021-11-05健身气功开放课程资源库建设研究武术研究(2021年2期)2021-03-29溃疡性结肠炎动物模型研究进展世界科学技术-中医药现代化(2020年2期)2020-07-25贵州●石斛种质资源库贵州林业科技(2019年2期)2019-08-26基于共享资源库的混合式教学考核模式研究电子制作(2017年10期)2017-04-18最萌动物榜小学阅读指南·低年级版(2016年12期)2017-01-05高中历史信息化教育资源库应用探索中国教育技术装备(2016年11期)2016-12-01动物可笑堂科技知识动漫(2016年7期)2016-07-29糖尿病性视网膜病变动物模型研究进展中国中医眼科杂志(2015年1期)2015-12-28
