熒光蛋白激發(fā)光源用于觀察斑馬魚GFP魚卵

信息摘要：
熒光蛋白激發(fā)光源用于觀察GFP在斑馬魚上的表達(dá)。他們通過使用熒光蛋白激發(fā)光源和體視顯微鏡，順利觀察到了GFP在魚卵和斑馬魚里面發(fā)表達(dá)。熒光蛋白激發(fā)光源上市一年來，已經(jīng)被廣泛用于觀察熒光蛋白在大腸桿菌、酵母菌、擬南芥、線蟲、果蠅、斑馬魚、小鼠等模式生物的表達(dá)。

魚卵在激發(fā)光源照射下發(fā)出綠色熒光

斑馬魚 Danio rerio

熱帶淡水魚，因其體側(cè)具有像斑馬一樣縱向的暗藍(lán)色與銀色相間的條紋而得名。
其獨(dú)特的生物學(xué)，基因組學(xué)，遺傳學(xué)優(yōu)勢及其高度保守的疾病信號傳導(dǎo)路徑，使其成為研究人類疾病信號傳導(dǎo)途徑及活體高通量藥物篩選的更佳模式生物之一。
2013年4月，英國桑格中心（Sanger Centre）協(xié)同全球最權(quán)威的14家斑馬魚研究機(jī)構(gòu)，將斑馬魚全基因組和人類基因組進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)，斑馬魚基因組含有的26206個(gè)蛋白編碼基因與人類基因高度同源，人類2萬多個(gè)蛋白編碼基因至少可以在斑馬魚體內(nèi)找到1個(gè)同源基因與之對應(yīng)。該成果發(fā)表在國際權(quán)威雜志《Nature》。這些基因組信息資源為科學(xué)家利用斑馬魚進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)研究和新藥開發(fā)提供了極為有利的條件。
斑馬魚的優(yōu)勢
和傳統(tǒng)的哺乳類動物模型相比較，斑馬魚具有許多天然的優(yōu)勢。
斑馬魚個(gè)體小，成魚體長3-4cm，幼魚體長只有1-2mm，可以使用96孔或者384孔板進(jìn)行操作，適合高通量分析。
飼養(yǎng)成本低，占地空間小（200平米空間可養(yǎng)殖50000只成魚），藥物用量少（μg級），僅為鼠類實(shí)驗(yàn)的1/100至1/1000。
產(chǎn)卵周期短， 單次產(chǎn)卵量大（100-200枚），適合大規(guī)模繁育。
體外受精、發(fā)育，極易獲得用于生物醫(yī)學(xué)研究和藥物實(shí)驗(yàn)的胚胎。
胚胎發(fā)育迅速，從受精卵發(fā)育到完整的胚胎只需24小時(shí)，受精后3-5天，每條魚都能夠自由游泳、覓食，身體內(nèi)部主要類似于人體的器官均已建成。
實(shí)驗(yàn)周期短，大部分實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟谝恢軆?nèi)完成。
身體透明，斑馬魚在發(fā)育的前7天身體透明，可直接觀察內(nèi)部器官。結(jié)合活體染料、抗體、核酸探針等方法能夠觀察自由活動的或者固定后的斑馬魚活體樣本，這種直接的觀察為自動化藥物篩選和藥物靶器官鑒別奠定了堅(jiān)實(shí)有利的基礎(chǔ)。
斑馬魚和人類的疾病信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路高度保守。斑馬魚體內(nèi)存在的人類同源基因比例高達(dá)87%，某些疾病相關(guān)基因與人類基因保守性高達(dá)99%, 這意味著在其身上做藥物實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果在多數(shù)情況下也適用于人體。
在已知生物中，魚類是最早具備獲得性免疫系統(tǒng)的綱。這就使得對斑馬魚免疫系統(tǒng)的研究成為人們了解非特異性免疫系統(tǒng)和獲得性免疫系統(tǒng)進(jìn)化與功能相互關(guān)系的重要工具。這個(gè)獨(dú)特的免疫系統(tǒng)進(jìn)化地位還賦予了斑馬魚作為免疫學(xué)研究模式生物的另一重要優(yōu)勢，即其成體可以在沒有胸腺、淋巴細(xì)胞生成的情況下存活傳代。

斑馬魚的應(yīng)用
藥物開發(fā)
斑馬魚模型既具有體外實(shí)驗(yàn)快速、高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢，又具有體內(nèi)動物實(shí)驗(yàn)預(yù)測性強(qiáng)、可比性高等優(yōu)點(diǎn)，可以有效填補(bǔ)體外實(shí)驗(yàn)和哺乳類動物實(shí)驗(yàn)之間的缺口，完善現(xiàn)有藥物研發(fā)流程。斑馬魚模型和哺乳動物模型結(jié)合，不僅可以降低實(shí)驗(yàn)成本，提高實(shí)驗(yàn)預(yù)測的準(zhǔn)確性，最關(guān)鍵的是大大縮短了藥物臨床前早期研發(fā)的周期，進(jìn)而大幅加快藥物研發(fā)進(jìn)程。
斑馬魚可用于藥物開發(fā)的多個(gè)階段，如：靶點(diǎn)確認(rèn)（基因功能研究），高通量藥效與安全性篩選，先導(dǎo)物優(yōu)化，藥物毒性與安全性評價(jià)，老藥新用（臨床新適應(yīng)癥開發(fā)）等等。
基礎(chǔ)研究：發(fā)育生物學(xué)、基因功能研究、疾病發(fā)病機(jī)制研究等
斑馬魚的基因組和疾病信號通路與人類具有高度同源性，器官發(fā)生、疾病生理與人類相似度較大，隨著多種斑馬魚疾病(如血癌、免疫性系統(tǒng)疾病、感染疾病等)模型的建立，利用斑馬魚的疾病模型來研究人類相關(guān)疾病的機(jī)制和治療方法已經(jīng)成為熱門科研趨勢。