性情溫和、小巧玲瓏,在魚缸中幾乎從不停歇地遊動……也許喜歡養魚的你看不上其貌不揚的斑馬魚,或者你根本就不養魚。但你可能不知道的是,這種不起眼的小生靈在科研人員的手中正在為生命科學的研究貢獻著汗馬之功。
近期,記者從中國科學院近代物理研究所了解到,該所目前建成了斑馬魚研究平台,並已經投入研究,該平台將對重離子治癌臨床應用推廣提供支持。
“走紅”的斑馬魚
相比常用的小鼠、大鼠等模式動物,斑馬魚飼養成本較低,繁殖能力強,更容易獲得大量個體,從而開展大樣本量的重複研究
斑馬魚用於放射生物學的研究,在國際上是最近幾年才被提出。而提到實驗動物,多數人會首先想到小白鼠、猴子等等,可為什麽看似孱弱的小魚竟成了近些年來實驗動物界的“紅人”。
首先,作為一種新型模式生物,斑馬魚全基因組序列已完全清楚,與人類基因組有85%同源性,這意味著在其身上做藥物實驗所得到的結果,多數情況下也適用於人體。
更為重要的是,斑馬魚的胚胎在體外發育,科研人員能在顯微鏡下直接觀察斑馬魚受精卵到囊胚期再發育成為小魚的全過程,而很難在小鼠等模式動物上做到這一點,因此,斑馬魚為發育生物學、發育毒理學和生殖毒理學提供了一個更為直觀的模型。
另外,相比常用的小鼠、大鼠等模式動物,斑馬魚飼養成本較低,繁殖能力強,更容易獲得大量個體,從而開展大樣本量的重複研究。
從基因工程方麵來講,斑馬魚卵的體外受精可以人為控製,斑馬魚卵的基因敲除、敲入均易於操作。基於上述諸多優勢,近年來,斑馬魚已在生命科學諸多研究領域受到愈來愈廣泛的關注,並在生命科學研究領域得到廣泛應用。
人類疾病在魚身上的模擬
迄今已鑒定的3000多種斑馬魚突變體,可模擬人類貧血、耳聾、視網膜變性、肌無力症、惡性腫瘤和阿爾茨海默病等多種影響人類健康的重要疾病
目前,全球範圍內已獲得了大量的斑馬魚突變體,可用於開展各類研究。
若欲了解突變體,需從基因說起。因人為誘導或自然突變,斑馬魚個體中一個基因或一些基因發生改變或丟失,以致不能合成正常的RNA並翻譯出具正常功能蛋白質,導致斑馬魚胚胎或個體出現缺陷、死亡或特定疾病的發生。
因此,可從突變體的異常表象追溯出發生突變基因的生物學功能,從而認識某些基因在生命活動中的關鍵作用,並將該基因用於人類疾病的治療。
與人一樣,斑馬魚也為脊椎動物,其生長發育過程、組織係統結構與人有很高的相似性,兩者在基因和蛋白質的結構和功能上也表現出很高的保守性,因此斑馬魚是研究人類疾病發生機理的優良模式動物。
迄今已鑒定的3000多種斑馬魚突變體,可模擬人類貧血、耳聾、視網膜變性、肌無力症、惡性腫瘤和阿爾茨海默病等多種影響人類健康的重要疾病。為尋找相關疾病治療藥物提供了高效的篩選模型。
為重離子治癌臨床應用推廣提供有力支持
依托重離子加速器國家實驗室斑馬魚研究平台的建立,為科研人員更好地了解重離子與生物機體相互作用方式,充分闡明重離子治癌的優越性提供了有力的工具
中科院近代物理研究所擁有國內唯一的中高能重離子加速器實驗裝置,利用中能重離子束進行了多年的生物物理、輻射生物醫學基礎及臨床前期研究。並先後建立了重離子束淺層治癌終端和深層治癌終端,為實現重離子束治癌臨床試驗奠定了基礎。
依托重離子加速器國家實驗室斑馬魚研究平台的建立,為科研人員更好地了解重離子與生物機體相互作用方式,充分闡明重離子治癌的優越性提供了有力的工具。同時,科研人員將充分利用斑馬魚研究平台,篩選惡性腫瘤放射治療的增敏劑和輻射防護劑,用以增強射線對惡性腫瘤的殺傷作用,保護機體正常組織。
另外,小小的斑馬魚有著更為“廣闊”的用武之地。重離子輻射是人類探索外太空障礙之一,采用斑馬魚模式生物可讓科研人員更好地認識重離子對人體影響的機製,為尋找合適的防護措施提供科學依據。
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無名英雄榜
每天,地球上都有實驗動物為了人類的健康被動地做出犧牲。我們認識一下這些無名的重要的實驗動物。
線蟲:透明的奉獻者
雖然無脊椎動物在動物實驗中運用的更多,但對它們的使用沒有法律的製約。被用作實驗動物最多的線蟲是秀麗隱杆線蟲,這種動物的身體完全透明,它的器官的細胞基本上都是有規律的線性分布。它的體長僅一毫米,全身僅有959個細胞,胚胎發育具有高度程序性。線蟲隻有6對染色體,而人體共有23對染色體。它們的生命周期隻有3天,可以在零下80攝氏度的冰箱裏長期保存。
果蠅:好養活的小家夥
果蠅飼養容易,用一隻牛奶瓶,放一些搗爛的香蕉,就可以飼養數百甚至上千隻果蠅。第二是繁殖快,在25℃左右溫度下十幾天就繁殖一代,一隻雌果蠅一代能繁殖數百隻。果蠅隻有四對染色體,數量少而且形狀有明顯差別;果蠅性狀變異很多,比如眼睛的顏色、翅膀的形狀等性狀都有多種變異,這些特點對遺傳學研究也有很大好處。
貓:神經係統非常發達
和一般公眾的認識不同,貓是一種很常用的實驗動物。因為人對貓的神經係統非常了解,它們的神經係統非常發達,所以它們經常被用作脊椎損傷、視覺缺失、睡眠障礙、聽力障礙的研究。對於神經實驗來說,貓和猴子是最好的實驗動物。另外,因為貓會感染一種類似艾滋病的“貓艾滋”,所以也經常被用來做艾滋病實驗。它們也被用來研究帕金森綜合征、癌症、基因異常和其他疾病。
狗:最大優點是聽話
狗的最大優點是馴服,容易掌控。它經常被用來做生物藥理學的實驗,心髒病學、骨骼關節研究。
靈長類:最像人類
猴子被用於毒物實驗、艾滋病和肝炎的實驗、神經係統、行為和認知的實驗、生殖實驗、基因實驗以及異體移植的實驗。有些猴子是專門為實驗室繁殖的,還有一大批是進口的。一般用於實驗的是恒河猴,但有時其他猴類、猿類也會被用於實驗。2001年,第一隻轉基因恒河猴誕生,這個技術未來可能被用來治療由基因缺陷引起的亨廷頓舞蹈症。用靈長類動物做的實驗取得的重大成果包括脊髓灰質炎疫苗、大腦電刺激療法、艾滋病治療等等。猴子們用自身的痛苦和犧牲給人類的健康做出了很大的貢獻。
■ 背景資料
在國際上,斑馬魚模式生物的使用正逐漸拓展和深入到生命體的多種係統(例如,神經係統、免疫係統、心血管係統、生殖係統等)的發育、功能和疾病(例如,神經退行性疾病、遺傳性心血管疾病、糖尿病等)的研究中,並已應用於小分子化合物的大規模新藥篩選。我國在上海和北京分別建立國家斑馬魚模式動物南方中心和北方中心。南方中心依托於中國科學院上海生命科學研究院,北方中心依托於北京大學和清華大學。兩個中心本著優勢互補的原則,共同開發研究技術和資源,以輻射狀向國內研究人員提供服務,積極推進我國斑馬魚相關科學研究。
(來源:科技日報)
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