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斑马鱼作为模式生物在人类疾病起因方面的研究进展

斑马鱼作为模式生物在人类疾病起因方面的研究进展 
时间:2006年03月27日  文章录入:中国疾控中心报审核者 
 
    斑马鱼是一种约5厘米长的脊椎动物,易饲养,可与其他品种鱼混养。一条斑马鱼能产下数百枚胚胎。这种鱼的生长速度极快,在1天中可以成长到人类胚胎1个月成长的状态。它的神经中枢系统、内脏器官、血液以及视觉系统,在分子水平上85%与人相同,尤其是心血管系统,早期发育与人类极为相似。近年来斑马鱼已成为研究动物胚胎发育的优良材料和人类疾病起因的最佳模式生物。本文介绍了斑马鱼在人类癌症、心脏病和先天性缺陷等疾病研究方面的进展。
  一、癌症起因
  斑马鱼在癌症研究方面是一个非常有价值的模型。它们能象人类一样患癌症,而且遗传背景相对简单。定量分析发现在患白血病的斑马鱼中,淋巴母细胞渗入肾脏和脾脏。研究者将这些白血病淋巴母细胞重新注射到斑马鱼体内,并检测这些肿瘤细胞的可转移性,7天后这些淋巴母细胞很快的分布到斑马鱼体内,甚至到胸腺中。而用患有白血病的鱼与同类鱼杂交,所产生的后代也发生白血病。近年来台湾学者,利用显微荧光注射技术,成功培育出来的具有荧光色肝脏、肠道、胰脏的斑马荧光鱼,其可应用于脂肪肝、肝癌、直肠癌或突变基因引发的结肠癌起因方面的研究。
  二、心脏病预警
  对于有些人来说,听力下降或者丧失预兆着心脏病的发生。美国哈佛医学院的研究人员已经发现了引发这种情况的基因。为了更进一步研究这种基因变异如何导致蛋白质的变化,研究人员选取了斑马鱼作为先期实验对象,发现这种约为人类手指一半长的鱼体内具有非常明显的eya4基因,与人类非常相似。另外,斑马鱼的身体几乎是透明的,在试验过程中,甚至可以拍下它们心脏照片,而且可能观察到血液在身体各部分中的流动,这些都为试验研究的进行提供了绝对便利。通过研究斑马鱼eya4基因不仅让人类找到了总体观察心脏功能的新途径,而且成功地发现了听力下降可能是心脏病的前兆。
  三、先天性缺陷
  由于人和鱼的基因及发育机制相似,近年来斑马鱼已成为研究动物胚胎发育的优良材料。据介绍,动物包括人类都是由单细胞发育而成的,其中胚胎发育是组织器官形成的重要阶段。从受精卵分裂到不同胚层的位置,细胞数量受到不同信号的严格控制。如果控制不好,就会发生胚胎畸形甚至死亡或引起多种先天性疾病。将控制胚胎发育的信号究竟怎样发挥作用搞清楚,人类就可以进行产前诊断,采取措施预防畸形胎儿的产生。经过科研人员对斑马鱼的试验研究,发现调控机理在于Dpr2基因。Dpr2基因控制信号输出量的大小,在必要时可以引起受体分解,使信号传达不下去,以此控制中胚层的形成。这一发现,为将来揭示人的出生缺陷之谜提供了新思路。
  从上面的研究可以发现,斑马鱼不仅可以作为一种模式生物研究人类某些疾病起因,而且随着斑马鱼研究的深入,其必将在人类其它疾病起因、作用的靶器官和药物治疗方面获得更大的应用。   

(环境所 高世荣 孙凤英 许永香 潘力军)
 
 
 

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