实验用大鼠(Rattus norvegicus)是历史上第一种被驯化用于科学研究的哺乳动物，大鼠在生理学和药理学的实验系统中具有小鼠不能替代的作用。人们将大鼠作为毒理学、营养学、行为学、免疫学和肿瘤研究的动物模型，已经超过了一个世纪。28年前，英国剑桥大学的Evans和Kanfman第一个成功的建立了小鼠胚胎干细胞(embryonic stem cells，ES)系以后，许多研究小组就尝试用各种方法建立大鼠的胚胎干细胞系。然而当时所建的细胞系只是大鼠胚胎干细胞样(ES-like cells)的细胞系，并不是严格意义上的胚胎干细胞系。近年来人们通过筛选大量的化学小分子库来寻找维持胚胎干细胞多能性基态的小分子，明显提高了胚胎干细胞的建系效率。但动物品系也是影响胚胎干细胞成功建系的一个重要因素。例如，虽然小鼠胚胎干细胞建系已有近30年的历史，但目前仍然有许多品系的小鼠难以通过常规程序建立胚胎干细胞系。近交系Brown Norway(BN)大鼠目前还没有成功建系的报道，Brown Norway大鼠是继人类和小鼠后，于2004年第三个完成全基因组序列测定的哺乳动物。尽管有了BN大鼠的基因组信息，但缺乏可以用于基因操作的BN大鼠的胚胎干细胞，这就限制了胚胎干细胞技术在该领域的应用。　　 我们实验室在成功的探索并建立了NOD-scid品系小鼠的胚胎干细胞系后，又开始尝试建立大鼠的胚胎干细胞系。在本研究中我首先分别测试和优化了基础培养基和补充成分对大鼠胚胎干细胞建系的影响，结果表明基础培养基分别加入血清替代品(KSR)的胚胎干细胞培养基后均无法使大鼠囊胚长出胚胎干细胞。研究发现血清和血清替代品包含各种生长因子，可能诱导胚胎干细胞的分化。而没有血清或其他外源的因子刺激胚胎干细胞，其也可以通过成纤维细胞生长因子4(fibroblast growth factor4，FGF4)自我激活、分化。FGF4是通过MEK/ERK信号通路诱导胚胎干细胞分化的，所以在本实验中，我筛选了不同的化学小分子在无血清和血清替代品的情况下，检测其抑制胚胎干细胞在建系过程中细胞分化的效果。其中MEK的抑制剂PD0325901效果更好，化学小分子CHIR99021是抑制GSK3a和GSK3 B的抑制剂。经过筛选证明使用基础培养基、补充成分N2和B27及含有2种化学小分子(PD0325901/0.5uM+CHIR99021/3uM)的条件培养基，培养BN大鼠囊胚，从而可以建立BN大鼠胚胎干细胞系。本实验发现细胞周期蛋白B(cyclin B)的抑制剂kenpaullone(KP)能够维持大鼠胚胎干细胞的自我更新。本实验所建立的大鼠胚胎干细胞能表达多种胚胎干细胞的标记物，具有分化成三个胚层的能力，并可产生嵌合大鼠。上述研究结果为大鼠的基因打靶研究与应用打下了基础。