实验室新明星——斑马鱼

1、21世纪实验室新明星斑马鱼斑马鱼基本简介斑马鱼(Zebrafish, Danio rerio)，原产于印度，孟加拉国。斑马鱼成鱼体长约4 5公分，体呈纺锤形，稍侧扁。体侧从头至尾布满多条蓝色条纹，酷似斑马，故得名斑马鱼。栖息在溪流、沟渠或静止的水中，孵出后约3个月达到性成熟，每2至3天可产卵一次，每次可产约200颗以上的卵，卵子体外受精，体外发育，胚胎发育同步且速度快，胚体透明。发育温度要求在25-31之间。经过30多年的研究应用和系统发展，已有约20个斑马鱼品系。斑马鱼作为模式生物的优势斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%，近年来已成为研究脊椎动物发育与人类遗传疾病的新兴模式动物。研究人员

2、发现，斑马鱼共享了人类70%的蛋白编码基因，而且人类疾病相关基因中有84%可以在斑马鱼中找到对应基因。这说明斑马鱼作为模式生物，对于人类疾病研究非常重要。 斑马鱼是脊椎动物，具有近似人类的各种器官系统，适合用于研究脊椎动物的胚胎及器官发育 斑马鱼是体外受精的动物，且早期胚胎是透明的，利于观察发育过程中完整形态的变化 斑马鱼养殖设备比老鼠简单，且花费也低 斑马鱼成熟快，且繁殖力强，利于遗传学之研究 斑马鱼可以很容易进行诱发突变及基因转植，利于研究基因功能斑马鱼在基因研究中的应用今年早前，英国桑格研究所完成了斑马鱼的参考基因组，并比较了斑马鱼与人类基因组的异同，进行了系统性的全基因组分析。研究人员

3、发现，斑马鱼共享了人类70%的蛋白编码基因，且人类疾病相关基因中有84%可以在斑马鱼中找到对应基因。斑马鱼作为脊椎动物可以用来进行大规模的饱和突变，提供丰富的遗传资源，为人类疾病研究和药物研发开辟新的道路。近年应用于斑马鱼研究的热门基因组编辑技术(genome editing)： 锌指核酸酶锌指核酸酶（ZFNs）不是自然存在的，而是一种人工改造的核酸内切酶，由一个 DNA 识别域和一个非特异性核酸内切酶构成，其中DNA识别域赋予特异性，在DNA特定位点结合，而非特异性核酸内切酶赋剪切功能，两者结合就可在DNA特定位点进行定点断裂。TALEN靶向基因敲除的技术是一项崭新的分子生物学工具，是基因功

4、能研究领域的一项重大技术突破。该技术利用TAL序列模块，构建针对任意核酸靶序列的重组核酸酶，可以实现在特异的位点打断目标基因，从而敲除该基因。CRISPR即成簇的、规律间隔的短回文重复序列，是基因组中一个含有多个短重复序列的位点，这种位点在细菌和古细菌胞内起到了一种获得性免疫的作用。CRISPR系统主要依赖crRNA和tracrRNA来对外源DNA进行序列特异性降解。目前已经发现了3种CRISPR/Cas系统，其中2型系统中依赖的是Cas9蛋白。在RNA的介导下，Cas9蛋白能够对crRNAtracrRNA识别的靶序列进行切割。斑马鱼作为一种新的模式动物，被越来越多的科学家用于寻找新的治疗药物

5、研究。斑马鱼的体表有斑纹，是一种微小的热带生物，其体内2/3的基因与人类相似，能模仿出一些与人类相同的疾病。它们体积微小，不占用空间，与大鼠或小鼠相比更易照顾。此外，斑马鱼的繁殖周期短（大概3个月），交配无季节性，每条母鱼产卵100200枚。斑马鱼胚胎发育迅速，受精后24小时就可完成身体内部器官的构建，包括心脏、肝脏、肠、肾等，在受精后96小时内形成。相比斑马鱼胚胎快速的发育过程，人类的胚胎则要花上3个月的时间。虽然斑马鱼的繁殖能力超强，但是科学家们需要数量众多的斑马鱼以满足科研需要。因此，科研人员正努力了解斑马鱼的脾性和生活习性，因为成千上万条斑马鱼才能用于一个药物筛选。斑马鱼被越来越多地用

6、于药物筛选，因为药物研发极其昂贵，而且可能需要花费超过10年时间才能进入临床试验。斑马鱼在药物筛选方面优胜于豚鼠。它们具有极强的生育能力，通常生长于不大于2英寸的空间，所占空间不大。此外，不像豚鼠，鱼的皮肤具有渗透性，可吸收水中的药物。去年11月，辉瑞和波士顿儿童医院签署了为期1年的合作协议，使用斑马鱼筛选肌肉萎缩症治疗药。科学家将使用斑马鱼筛选超过1200个药物，以寻找哪些药物能令萎缩的肌肉恢复正常。最终，科学家们通过这种方法发现了7个化合物。波士顿Dana-Farber癌症研究所的研究人员日前宣布，从药物早期临床试验结果来看，接受干细胞移植患者的脐带血干细胞数量得以提高。该种药物是通过斑马

7、鱼筛选药物发现的。研究人员表示，这是首个通过斑马鱼筛选药物实验而进入体试验的药物。2013年12月21日，“中国斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟”第二次学术会议在南方医科大学隆重召开，广东省科技厅副厅长王可炜、南方医科大学副校长高天明、清华大学孟安明院士等近百位联盟科学家，专家学者以及相关领导出席会议。国内斑马鱼研究组织中国斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟“斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟”是在朱作言院士、孟安明院士倡导下，于2013年2月29日成立，其终极目标是从1号染色体入手，实现斑马鱼全基因组所有基因的敲除，打造成一个由中国科学家主导、多国科学家共同参与的国际性大项目。项目的意义在于将首次在多

8、细胞模式动物中实现大规模、系统性的整条染色体全基因敲除。有5 位973 首席科学家和来自中科院及全国20余所高校的31位斑马鱼发育生物学领域学术带头人参加了该联盟。 2013年12月21日，“中国斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟”第二次学术会议在南方医科大学隆重召开，广东省科技厅副厅长王可炜、南方医科大学副校长高天明、清华大学孟安明院士等近百位联盟科学家，专家学者以及相关领导出席会议。此次会议由南方医科大学基础医学院广东省人类疾病斑马鱼模型与药物筛选重点实验室主任张文清教授主导发起，生物无忧网承办，北京爱生科技有限公司协办。大会期间，生物无忧网专门设置了生物无忧客户端体验区，让在场的各位专家学者

9、都有机会亲自体验客户端，使用视频群这一新兴平台，感受边看视频边进行技术交流的乐趣，享受到一场前所未有的生物医药视听盛宴。中国斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟（Zebrafish All Genes KOConsortium for Chromosome 1，ZAKOC）”成立于2013年2月，在朱作言院士、孟安明院士倡导下，一群年轻的科学家们凭着对科学的不倦追求和对人类健康的使命感，在没有经费支持下自发开展了斑马鱼染色体全基因敲除研究。联盟包括30个实验室，平均每个实验室在15个月内完成约45个基因的敲除任务。上午8点半会议正式开始。南方医科大学副校长高天明和广东省科技厅副厅长王可炜分别致辞。两

10、位领导对联盟已经取得的成果表示肯定，认为斑马鱼1号染色体全基因敲除项目具有十分重要的意义，同时也表示会大力支持联盟的发展。随后孟安明院士介绍了联盟的目标和项目的意义，孟院士指出：“联盟”的目标是将斑马鱼1号染色体上的1330个基因一个一个敲掉，破解这些基因的功能，建立疾病模型以及利用疾病模型进行机制研究以及药物筛选。”随后，来自北京大学的张博教授、浙江大学的彭金荣教授，西南大学的罗凌飞教授，复旦大学的钟涛教授，苏州大学的王晗教授，南方医院的张镇海教授分别就斑马鱼基因敲除技术、p53异构体、肝脏再生、心脏再生、生物钟和生物大数据研究作了主题演讲。孟安明院士在会议期间接受了生物无忧网的采访，孟院士表示：“联盟成立以来便制定了明确的分工计划，到目前为止进展顺利，将于明年6月份完成1号染色体全部基因的敲除，相关成果和数据将会对国内外斑马鱼研究领域的科学家公开，这些