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斑馬魚的基因與人類相似度高達87%,可以很好地為生物學家和醫生研究各種疾病提供幫助。
斑馬魚僅有三到四厘米長。它身軀玲瓏而纖細,卻具有頑強的生命力。而且,這小魚兒竟然和人類基因有著高度同源性。
這給科學界帶來意外驚喜,科學家們想到了讓它替人類篩選藥物。於是,小魚兒從此踏上為人類“替難”之旅。
日前,筆者在廣州舉行的全國第二屆斑馬魚學術研討會上了解到,通過斑馬魚平均每篩選250種藥物,就有一種能走向市場。這樣的效率,是傳統細胞模型藥物篩選辦法的4000倍。
斑馬魚的身體小、作用大,因此其本身也成為科學研究的熱點。據介紹,如今幾乎每個月都有四五篇以斑馬魚為研究主角的論文在世界性的學術期刊發表。越來越多的科學家對斑馬魚寄予厚望,希望它們能為人類篩選出更多的有效藥物。
細胞篩藥就像要轉三次地鐵:第一站是篩選出適合細胞的藥物,第二站轉乘,將藥物注入到動物身上,第三站是檢驗藥物的長期適用性;而斑馬魚篩藥的特點是“直飛”,作用目標明確,效果可評估,沒有“中轉站”。
1、模式生物
迄今已鑒定8000多種斑馬魚突變體,其中1/4成為人類疾病模型,可模擬貧血、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人類疾病
斑馬魚(Zebrafish)生於高溫潮濕的南亞地帶。它們身上附帶著美麗的暗藍與銀色縱條紋,繁殖力非常高。
有一次,美國俄勒岡大學著名遺傳學家George Streisinger從寵物店裏買回斑馬魚作觀賞。這位科學家偶然對這身長不過3—4厘米的熱帶小魚感興趣起來。
他研究了小魚的卵裂特點、胚胎發育規律,發現其胚體透明而且發育速度快的特徵,就想到斑馬魚也許可以用來做“模式生物”,也就是可用於解釋生命一般規律的生物體。
據南方醫科大學基礎醫學院張文清教授介紹,斑馬魚作為模式生物的優勢很突出,它與人的基因相似度高達87%,這意味著其實驗結果大多數情況下適用於人體。而且,斑馬魚3個月便可成熟,一次可産200—400枚卵,一週産一次,這意味著小魚的培育週期非常短。“目前,斑馬魚是國際標準化組織認可的五種魚類實驗動物之一,成為發育生物學、遺傳學、毒理學等研究常用的模式生物。”
這種小魚所發揮的最重要作用恐怕要數替人類試藥了。“人們通過培育斑馬魚的突變體,尋找其中患有人類疾病的斑馬魚模型,再用它們進行藥物篩選。”張文清説。
統計顯示,迄今已鑒定有8000多種斑馬魚突變體,其中1/4成為人類疾病模型。它們可模擬多種影響人類健康的重大疾病,比如人類貧血、耳聾、視網膜變性、肌無力症、惡性腫瘤和阿爾茨海默病等。
自上世紀70年代斑馬魚作為模式生物走進實驗室後,科學家一直對它寄予厚望。張文清總結,這是因為它們具有小、多、近、透、快、外等優勢。
它們體型小,僅有3—4厘米,便於養殖,不到30平方米的房間就能養幾萬條;每週産卵數量多,達到幾十到幾百個,可做多種基因變異標本;基因與人類相近,30000個基因中有87%與人類同源,利於人類疾病研究;生長的頭3天完全透明,便於活體觀測;生長快,24小時內大部分器官形成,3個月成年;屬於母體外胚胎發育,可在光鏡下直視。
正因如此,科學家們對斑馬魚本身的研究成果不斷涌現。美國俄勒岡大學神經學研究所利用斑馬魚,來研究脊椎動物神經系統發育;德國發育生物學家Christine Nsslein-Volhard以及美國哈佛大學Wolfgang Driever博士的研究組,展開對斑馬魚進行大規模化學誘變研究,鑒定出約4000種斑馬魚突變體;新加坡分子與細胞生物學研究所研究人員,則致力於研究斑馬魚的肝功能、肌肉神經發育多樣化、發育信號及模式等。
從1980年到2010年權威學術刊物PubMed上收集的有關斑馬魚的研究論文數量看,近30年來科學家對小魚的關注度呈直線上升趨勢。有關的論文從2000年的625篇,增至2010年的1879篇。張文清表示,如今,平均每月就有四五篇關於斑馬魚的研究論文在世界性期刊發表。
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