斑馬魚如何被用作模式動(dòng)物

斑馬魚如何被用作模式動(dòng)物

幾個(gè)世紀(jì)以來，模式動(dòng)物一直被用作科學(xué)研究中人類的替代品。小型哺乳動(dòng)物，如小鼠和大鼠，通常是常態(tài)。但這些模型有一系列缺點(diǎn)：它們的房屋和繁殖成本高昂，并且觀察胚胎發(fā)育有限，這使得它們不太需要高內(nèi)涵篩查。斑馬魚，特別是它們的胚胎，已經(jīng)成為一個(gè)可行的替代選擇，正如你將在下面發(fā)現(xiàn)的那樣。

斑馬魚胚胎作為模式動(dòng)物

斑馬魚在20世紀(jì)80年代開始顯示出作為研究發(fā)育生物學(xué)的典范的前景。從那時(shí)起，由于其快速發(fā)展和可操作性，它們已成為一個(gè)非常有價(jià)值的模型。在遺傳和分子水平上，使用斑馬魚取得的進(jìn)步通常可以轉(zhuǎn)化為人類。斑馬魚胚胎是眾多類型研究的理想模型，我們將在本文中探討。

斑馬魚胚胎在科學(xué)研究中的優(yōu)勢(shì)

其他生物，如嚙齒動(dòng)物和果蠅，在研究中占有一席之地，但很少有像胚胎斑馬魚那樣多才多藝。與其他模型相比，這些小魚為研究人員提供了許多優(yōu)勢(shì)。讓我們仔細(xì)看看這些優(yōu)勢(shì)中的每一個(gè)。

快速開發(fā) -斑馬魚胚胎和幼蟲發(fā)育極快。器官發(fā)生通常發(fā)生在受精后48小時(shí)內(nèi)，魚完全發(fā)育，游動(dòng)約5-6 dpf（受精后幾天），為高內(nèi)涵篩選（HCS）期間的觀察提供了方便的模型。

高繁殖率 -斑馬魚全年繁殖，雌性每周生產(chǎn)數(shù)百個(gè)卵，這意味著與小鼠相比，每次測(cè)定的成本非常低。

透明和外部 - 胚胎和絨毛膜幾乎是透明的，使研究人員能夠輕松觀察測(cè)試化合物的早期發(fā)育和對(duì)非侵入性發(fā)育的身體系統(tǒng)的影響。

小尺寸 -斑馬魚胚胎的直徑通常約為 07.mm，孵化時(shí)可長(zhǎng)到約3.5毫米。這種小尺寸意味著可以在單個(gè)96或384孔板上測(cè)定數(shù)百個(gè)整個(gè)生物體，并且可以有效地篩選大型化合物庫(kù)。

可負(fù)擔(dān)性 -與其他模式動(dòng)物相比，斑馬魚的飼養(yǎng)成本非常低，因?yàn)樗鼈兩钤诰o密編織的水族箱淺灘中，并且適應(yīng)一系列環(huán)境因素。

符合 3R 測(cè)試法規(guī) -早期胚胎斑馬魚的使用符合關(guān)于使用活體生物體的嚴(yán)格指令2010/63 / EU，并遵循動(dòng)物研究的3R（替換，減少，改進(jìn)）。

化學(xué)滲透性 -早期胚胎對(duì)小化合物具有高度滲透性，這些化合物被添加到水環(huán)境中并自由擴(kuò)散到胚胎中。

斑馬魚胚胎用于哪些研究領(lǐng)域？

從脊椎動(dòng)物發(fā)育生物學(xué)和轉(zhuǎn)基因研究到毒理學(xué)檢測(cè)，斑馬魚胚胎是當(dāng)今領(lǐng)先的體內(nèi)模式動(dòng)物之一。透明斑馬魚胚胎在使用熒光蛋白標(biāo)記物時(shí)非常有利，這些標(biāo)記物根據(jù)基因突變，藥物毒性等不同的刺激物表達(dá)自己。已經(jīng)創(chuàng)造了數(shù)十種轉(zhuǎn)基因斑馬魚品系，以在眾多身體系統(tǒng)中表達(dá)熒光蛋白。以下是斑馬魚引起轟動(dòng)的研究領(lǐng)域的一些例子：

遺傳病研究

斑馬魚在82%的人類疾病相關(guān)基因中具有同源物，這使得它們特別可用于遺傳研究。已經(jīng)測(cè)序以發(fā)現(xiàn)突變的人類基因被鑒定出來，并在斑馬魚中被“敲除”，以模仿疾病環(huán)境。這些轉(zhuǎn)基因、透明的斑馬魚胚胎可以監(jiān)測(cè)其神經(jīng)、肌肉骨骼和器官系統(tǒng)的變化。在了解黑色素瘤，肌肉萎縮癥和腎臟疾病等疾病方面的進(jìn)展特別成功。

早期藥物發(fā)現(xiàn)

在使用小分子高內(nèi)涵篩選（HCS）的臨床前研究中，斑馬魚胚胎提供了一種快速評(píng)估新藥毒性和功效的方法。這在非常昂貴的藥物發(fā)現(xiàn)過程中節(jié)省了時(shí)間和金錢。近年來，斑馬魚胚胎已成為毒理學(xué)、癌癥研究、人類基因組學(xué)、發(fā)育生物學(xué)等領(lǐng)域新藥早期開發(fā)的突出典范。

化妝品和農(nóng)業(yè)化學(xué)毒理學(xué)

動(dòng)物研究的3R（替換，減少和改進(jìn)）是為了在科學(xué)研究中避免動(dòng)物的痛苦而開發(fā)的，并在上被廣泛接受為標(biāo)準(zhǔn)。在5 dpf下使用斑馬魚胚胎作為模型遵循了這些原則，并大大減少了研究后期對(duì)哺乳動(dòng)物的使用。五個(gè)dpf斑馬魚胚胎通常用于評(píng)估水環(huán)境中農(nóng)藥和殺蟲劑的毒理學(xué)。在研究納米毒性時(shí)，斑馬魚在化妝品研究中也顯示出希望，同時(shí)仍然遵循3R和上述歐盟關(guān)于保護(hù)用于科學(xué)目的的動(dòng)物的指令。

總之，斑馬魚及其胚胎特別適合廣泛的遺傳和毒理學(xué)研究。它們的快速發(fā)育，透明的卵子和與人類的遺傳相似性使它們成為的全生物體模型。在體外模型不夠的情況下，以及哺乳動(dòng)物等體內(nèi)模型不符合規(guī)定的情況下，斑馬魚胚胎提供了一種負(fù)擔(dān)得起，有效且更人道的替代方案。