轉(zhuǎn)基因斑馬魚應(yīng)用與高通量篩查

斑馬魚與人類在基因水平上具有較高的相似度，許多人類疾病相關(guān)的基因在斑馬魚中也有保守存在。因此，斑馬魚實驗在人類疾病研究中具有重要的應(yīng)用價值。在心血管疾病研究方面，斑馬魚的心臟結(jié)構(gòu)和功能與人類心臟有一定的相似性。通過誘導(dǎo)斑馬魚產(chǎn)生心血管系統(tǒng)的基因突變或使用藥物處理，可以模擬人類心血管疾病的發(fā)生過程，如先天性心臟病、心肌病等。研究人員可以觀察斑馬魚心臟的形態(tài)變化、心率異常以及血管的發(fā)育缺陷等表型，進(jìn)而探究疾病的發(fā)病機(jī)制，并篩選潛在的醫(yī)療藥物。例如，一些研究發(fā)現(xiàn)特定的化合物能夠改善斑馬魚因基因突變導(dǎo)致的心臟功能障礙，這為開發(fā)醫(yī)療人類心血管疾病的新藥提供了線索。斑馬魚在繁殖時，雄魚會追逐雌魚，完成受精過程。轉(zhuǎn)基因斑馬魚應(yīng)用與高通量篩查

新藥研發(fā)耗時漫長、成本高昂，斑馬魚Cdx高通量藥物篩選技術(shù)打破僵局，為制藥產(chǎn)業(yè)注入強(qiáng)勁動力。斑馬魚繁殖迅速、單次產(chǎn)卵量多，加之胚胎及幼魚體型微小，養(yǎng)殖占地少、成本低，天然適合大規(guī)模實驗?；贑dx技術(shù)搭建藥物篩選平臺，關(guān)鍵在于利用斑馬魚Cdx基因異常引發(fā)的疾病模型，如脊柱畸形、腸道功能紊亂模型。將海量候選藥物以溶液形式加入斑馬魚養(yǎng)殖水體，藥物經(jīng)皮膚、鰓快速吸收進(jìn)入體內(nèi)。若某藥物旨在矯正因Cdx基因缺陷導(dǎo)致的脊柱彎曲，篩選過程中可實時觀察幼魚脊柱恢復(fù)情況；醫(yī)療腸道疾病藥物，則聚焦腸道蠕動、絨毛修復(fù)指標(biāo)。斑馬魚實驗課題申請斑馬魚的游泳行為可反映其身體狀況和環(huán)境適應(yīng)性。

環(huán)特生物提供基于斑馬魚模型的基因編輯服務(wù)，利用CRISPR/Cas9技術(shù)快速在斑馬魚模型中驗證人類遺傳病、篩選致病基因、研究基因功能及作用通路等，主要研究領(lǐng)域為嬰幼兒發(fā)育畸形、罕見病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心腦的血管疾病、血液病、生殖缺陷等。相較于哺乳動物基因編輯的試驗周期長（一般1年以上）、表型不直觀（一般需染色）、研究成功率低等缺點，斑馬魚基因編輯模型主要優(yōu)勢有：1.實驗周期快，快可在2周內(nèi)進(jìn)行疾病相關(guān)的表型觀察（F0代高效瞬時敲降），3個月內(nèi)完成穩(wěn)定品系構(gòu)建（雜合子F1代3個月，純合子F2代6個月，子代數(shù)量多）；2. 直觀、多維度地活的動態(tài)觀察（可對特定organ組織細(xì)胞進(jìn)行熒光標(biāo)記，利用透明斑馬魚活的觀察和成像，哺乳動物上很難實現(xiàn))；3. 研究成功率高（與哺乳動物相比較，斑馬魚基因編輯效率高，樣本數(shù)量多，可同時測試多個相關(guān)基因，比較大化保證研究的成功率）。

模型清晰展示，Cdx基因精細(xì)調(diào)控著中胚層與內(nèi)胚層的分化走向。正常情況下，在其引導(dǎo)下，一部分細(xì)胞規(guī)規(guī)矩矩地發(fā)育為強(qiáng)健有力的肌肉組織，為斑馬魚日后敏捷游動提供動力源泉；另一部分投身腸道建設(shè)，搭建起營養(yǎng)攝取與消化的關(guān)鍵“流水線”。一旦借助基因編輯技術(shù)干擾Cdx基因功能，斑馬魚胚胎瞬間陷入“發(fā)育泥沼”：脊柱好似失去支撐的藤蔓，扭曲變形；尾部發(fā)育戛然而止，短小干癟，幼魚喪失在水中自如轉(zhuǎn)向、加速沖刺的本領(lǐng)；腸道更是“一塌糊涂”，絨毛稀疏雜亂，蠕動功能癱瘓，營養(yǎng)運輸受阻，幼魚成長岌岌可危。深入剖析斑馬魚Cdx模型，會發(fā)現(xiàn)背后蘊(yùn)藏的精妙調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。Cdx基因宛如一位“總調(diào)度師”，有序jihuo下游如hox基因簇等關(guān)鍵靶點，驅(qū)使細(xì)胞依序遷移、分化，如同指揮一場盛大的細(xì)胞“閱兵式”，從胚胎細(xì)微結(jié)構(gòu)布局到整體軀體架構(gòu)成型，全程把控，一絲不紊，讓科研人員得以洞悉胚胎發(fā)育的關(guān)鍵機(jī)制。斑馬魚的心臟結(jié)構(gòu)簡單，卻有規(guī)律跳動，是心血管研究的好對象。

看似專注于軀體架構(gòu)規(guī)劃的斑馬魚cdx基因，實則與神經(jīng)發(fā)育也有著千絲萬縷聯(lián)系。在胚胎腦部及脊髓雛形初現(xiàn)階段，cdx基因悄然施展影響力。它間接調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與分化節(jié)拍，確保生成足量神經(jīng)元，滿足斑馬魚早期感知外界、驅(qū)動身體所需。舉例而言，科研人員利用基因編輯技術(shù)適度降低cdx表達(dá)量后，斑馬魚幼魚出現(xiàn)游泳姿態(tài)異常，頻繁打轉(zhuǎn)、失衡側(cè)翻。深入探究得知，脊髓中運動神經(jīng)元發(fā)育受損，軸突延伸受阻，無法精細(xì)連接肌肉纖維，致使肌肉接收指令紊亂。cdx基因還參與構(gòu)建神經(jīng)回路，協(xié)同其他神經(jīng)發(fā)育關(guān)鍵基因，塑造從感覺輸入到運動輸出的信息傳遞路徑，助力斑馬魚神經(jīng)系統(tǒng)精細(xì)“布線”，在水中靈動游弋、機(jī)敏避險。其胚胎透明，在顯微鏡下可清晰觀察發(fā)育過程，助于研究organ形成。斑馬魚PDX技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)

光照周期會影響斑馬魚的生物鐘，進(jìn)而改變其行為。轉(zhuǎn)基因斑馬魚應(yīng)用與高通量篩查

斑馬魚具有繁殖能力強(qiáng)的明顯特點。性成熟的斑馬魚每隔幾天就能產(chǎn)卵一次，每次產(chǎn)卵量可達(dá)數(shù)百枚。其胚胎發(fā)育迅速，在適宜的條件下，受精后約 24 小時，胚胎就開始分化出各種組織organ，48 小時左右，心臟開始跳動，血液循環(huán)系統(tǒng)開始建立，72 小時后，魚體的形態(tài)結(jié)構(gòu)已較為完整，幼魚開始孵化。而且，斑馬魚的胚胎在早期是透明的，這使得研究人員能夠在顯微鏡下直接觀察到胚胎內(nèi)部細(xì)胞的分裂、分化以及organ形成的整個過程，為研究發(fā)育生物學(xué)提供了極大的便利。轉(zhuǎn)基因斑馬魚應(yīng)用與高通量篩查