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斑馬魚用于識別癌變和腫瘤進展的研究

瀏覽次數:1316 發布日期:2021-8-27  來源:MedChemExpress
斑馬魚和青鳉魚都是模式生物界冉冉升起的新星。尤其是斑馬魚,這種水生生物的外表和哺乳動物相比,簡直風馬牛不相及,為什么越來越多的用于疾病領域呢?

研究顯示,斑馬魚和人類基因組的同源性高達 70% 以上。斑馬魚的基因組與人類疾病相關基因的相似性高達 80%。和人相比,斑馬魚的生理機能非常保守 (有時候比嚙齒類動物更保守),如心臟電生理學。

 

此外,斑馬魚和人類一樣,會自然的產生癌變,且大多數致癌基因和腫瘤抑制基因在進化上是保守的。由于斑馬魚的相對透明性,可用于識別癌變和腫瘤進展的研究。與哺乳動物不同,斑馬魚的胚胎是在外部發育的。斑馬魚還有著遠優于哺乳動物的繁殖能力,性成熟的雌性斑馬魚,平均每條魚 1-2 天可產卵幾十到幾百顆。

圖 1. 斑馬魚有多適合人類藥物研究?[1]

圖 2. 不同模式生物間的比較[2]

 

體外給藥
細胞實驗
細胞的孵育和給藥與哺乳動物細胞基本一致,但培養溫度不一樣 (魚類細胞一般是 28 攝氏度)。這里就不贅述啦,大家都是老手了。
胚胎實驗
研究顯示,像 DMSO、DMF、乙醇、***這些常見的小分子藥物溶劑,斑馬魚胚胎和幼體的耐受度在 0.5-2.5% (孵育時間 24 小時)。
以 DMSO 為例,細胞實驗中一般不超過 0.1%,而斑馬魚胚胎和幼體通常暴露于高達 1% DMSO 環境中,斑馬魚毒性實驗中,胚胎對 2.5% DMSO 耐受性都很好。友情提示,大多數胚胎孵育,DMSO 終濃度還是控制在 0.1% 以下的喲。不要輕易在危險的邊緣試探喲!

圖 3. 斑馬魚對常見有機溶劑的耐受程度[3]

 


體內給藥
腹腔注射
先用麻藥 (如 Tricaine 100-120 mg/mL) 將魚麻醉 30-60s (直到只看得到鰓在動,切忌太久,超過 20-30s 就可能造成斑馬魚死亡),使用微量進樣器注射 5-10 μL 左右。2016 年,發表在 Dis Model Mech 期刊上的一篇研究,斑馬魚口服給藥,DMSO 濃度達到了 10%。
藥浴
Terfenadine 誘導斑馬魚 QTc 延長的實驗中,使用藥浴的方式進行處理,DMSO 終濃度達到了 1%,孵育時間為 10 分鐘。


青鳉個體小、繁殖快、近交品系多、突變體多,有完整的基因組序列,與大多數魚類不同,青鳉具有二倍體染色體結構,是唯一擁有雄性性別決定基因和雌性決定基因的脊椎動物。多種干細胞系的建立為研究基因功能所需的細胞生物學研究提供了良好的平臺。ZFN 和 TALENs,尤其是 CRISP Cas9 技術在青鳉中均已成功應用。越來越多的學者以青鳉為模式物種進行生殖細胞發育等功能研究。

 

 

 

參考文獻

1. Kerstin Howe, Derek L. Stemple, et al. The zebrafish reference genome sequence and its relationship to the human genome. Nature. 2013 Apr 25;496(7446):498-503.

2. Calum A MacRae, and Randall T Peterson. Zebrafish as tools for drug discovery. Nat Rev Drug Discov. 2015 Oct;14(10):721-31.

3. CongXu-9-The zebrafish as a model for human disease. Fish Physiology Volume 29, 2010, Pages 345-365.

4. Keon Yong Lee, Kwan Hyi Lee, et al. Zebrafish models for functional and toxicological screening of nanoscale drug delivery systems: promoting preclinical applications. Biosci Rep. 2017 Jun 8;37(3):BSR20170199.

5. Jan Maes, Alexander D Crawford, et al. Evaluation of 14 organic solvents and carriers for screening applications in zebrafish embryos and larvae. PLoS One. 2012;7(10):e43850.

6. Adam Stewart, Allan V. Kalueff, et al. Intraperitoneal Injection as a Method of Psychotropic Drug Delivery in Adult Zebrafish. Neuromethods. 2011.

7. Girish Hari Chaudhari, et al. Optimization of the adult zebrafish ECG method for assessment of drug-induced QTc prolongation. J Pharmacol Toxicol Methods. Mar-Apr 2013;67(2):115-20.

8. Stephan Kirchmaier, Felix Loosli, et al. The genomic and genetic toolbox of the teleost medaka (Oryzias latipes). Genetics. 2015 Apr;199(4):905-18.

9. Y Wakamatsu, K Ozato, et al. Fertile and diploid nuclear transplants derived from embryonic cells of a small laboratory fish, medaka (Oryzias latipes). Proc Natl Acad Sci U S A. 2001 Jan 30;98(3):1071-6.

 

發布者:上海皓元生物醫藥科技有限公司
聯系電話:021-58955995
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