斑马鱼动物模型的应用介绍

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1、斑马鱼动物模型的应用斑马鱼（Daniorerio）属于辐鳍亚纲（Actinopterygii）鲤科（Cyprinidae）短担尼鱼属（Danio）的一种硬骨鱼，原产于南亚，是一种常见的热带观赏鱼，因其体侧具有斑马一样暗蓝与银色相间的纹条而得名。斑马鱼个体小，易于饲养，成体长4-5cm，雄鱼体修长，雌鱼体肥大。可在有限空间里养殖相当大的群体，可满足样本需求量大的研究。斑马鱼发育迅速，在28.5℃培养条件下受精后约40min完成第一次有丝分裂，之后大约每隔15min分裂一次，24h后主要器官原基形成，相当于28d的人类胚胎，幼

2、鱼孵出后约3个月达到性成熟。雌雄鱼通过调控光周期控制14:10（光照:黑暗）产卵时间，成熟鱼每周可产卵一次，一尾雌鱼每次可产卵100-300枚。胚胎体外受精，体外发育，胚体透明，易于观察。受精卵直径约1mm，易于进行显微注射和细胞移植等操作。一、斑马鱼的品系经过30多年的研究应用和系统发展，已有约20个斑马鱼品系，斑马鱼基因数据库-ZFIN（http://zfin/org）里有相关的资料可供查询和下载。目前研究中常用的斑马鱼野生型品系主要为AB品系、Tuebingen（Tu）品系、WIK品系，斑马鱼基因组计划所用品系是Tu

3、。AB品系是实验室常用的斑马鱼品系，由单倍体细胞经早期加压法获得。Tu品系斑马鱼具有胚胎致死突变基因，用于基因组测序前敲除该致死突变基因。WIK品系较Tu品系具有更多的形态多样性。此外，还保存有3000多个突变品系和100多个转基因品系。这些品系资源对于利用斑马鱼开展各种科学研究起着很大的推动作用。二、斑马鱼突变品系的筛选斑马鱼突变的方法主要有三种：已基亚硝脲（ENU）化学诱导、γ或χ射线照射和插入诱变。ENU是一种DNA烃基化试剂，在生殖细胞减数分裂前诱导碱基对的替换，诱导产生的突变率为0.1%-0.2%，涉及单个基因的

4、突变。射线照射导致染色体大片段的缺失或染色体重排，产生突变率达1%。插入诱变是以逆转录病毒为载体，用显微注射法将目的基因片段导入斑马鱼受精卵，整合到基因组中，干扰正常基因表达。射线照射产生的突变率是ENU化学诱导的10倍，但由于突变涉及多个基因，突变的表型是受若干基因调控的结果，不利于基因功能的分析，因此，ENU化学诱导法是斑马鱼突变的主要方法。研究含有纯合致死基因或隐形突变基因的突变表型时，可通过早期加压法（EP）处理母本获得的单倍体卵细胞获得二倍体纯合子。三、斑马鱼作为人类疾病动物模型的生物学特性斑马鱼在基因水平上87

5、％与人类同源，早期发育与人类极为相似，已成为研究相关疾病基因的最佳模式生物。筛选斑马鱼胚胎或成鱼基因库中类似于人类致病或特定功能的基因，构建进斑马鱼受精卵中，观察特定基因在斑马鱼胚胎发育过程所起作用。斑马鱼胚胎发育是全透明的，可以全程观察并研究其发育状况。目前，斑马鱼模式生物的使用正逐渐拓展和深入生命体的多种系统（例如，神经系统、心血管系统、免疫系统等）的发育、功能和疾病（例如，神经退行性疾病、心血管疾病、免疫系统疾病等）的研究中，并已用于小分子化合物的规模新药筛选。3.1神经系统模型斑马鱼研究表明，神经特异性钠离子通道大

6、量表现在中枢和周边感觉神经系统，有效调控神经的兴奋性，其基因表达调控及信号通路是神经学研究重点。阿尔茨海默氏病（AD）是一种由于大脑神经细胞死亡而造成的神经退行性疾病。AD与淀粉样蛋白（Aβ）的过量表达沉积有关，Aβ是由APP连续切割产生，而早老素增强子（pen-2）和前咽陷子（Aph-1）参与Aβ的产生。研究表明，将斑马鱼相关基因的表达进行敲除，发现Pen-2与P53依赖型神经细胞的存活有重要作用。并且在构建绿色荧光蛋白（GFP）转基因斑马鱼品系中，发现在2-3月龄转基因斑马鱼大脑中，广泛大量表达GFP-APP。这些说明

7、斑马鱼神经系统发育在进化上和人类的保守关系。帕金森氏病（PD）与多巴胺能（DA）通路的破坏有关。神经毒物MPTP对人类中脑多巴胺能神经细胞的损伤现象与PD类似。研究者将多巴胺转运蛋白抑制物和MPTP共同作用于斑马鱼幼鱼，发现这些药物具有保护多巴胺能神经细胞的作用。3.2心血管系统模型斑马鱼胚胎期和幼鱼期为透明体，这为心血管发育的研究提供了良好模型。研究发现，斑马鱼的心脏受损后具有自动修复功能，这是首次发现脊椎动物的心脏具有再生功能，为探寻人类心脏受损修复带来希望。斑马鱼突变品系可作为研究心脏节律、心脏管形成、瓣膜发生和心脏

8、环化的模型。例如，突变品系gridlock（gdl）可用于研究人类主动脉缩窄疾病。克隆与斑马鱼同源的人类载脂蛋白基因apoE和apoA-1，发现这些蛋白对哺乳动物脂质的吸收和分布具有重要作用，而Apo-1在AD治疗中也有重要作用。胚胎注射血管内皮因子（VEGF）的斑马鱼在发育过程中可以观察到明显的新生血