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用價值。在心血管疾病研究方面,斑馬魚的心臟結構和功能與人類心臟有一定的相似性。通過誘導斑馬魚產生心血管系統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變化、心率異常以及血管的發育缺陷等表型,進而探究疾病的發病機制,并篩選潛在的醫療藥物。例如,一些研究發現特定的化合物能夠改善斑馬魚因基因突變導致的心臟功能障礙,這為開發醫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。轉基因斑馬魚應用與高通量篩查
新藥研發耗時漫長、成本高昂,斑馬魚Cdx高通量藥物篩選技術打破僵局,為制藥產業注入強勁動力。斑馬魚繁殖迅速、單次產卵量多,加之胚胎及幼魚體型微小,養殖占地少、成本低,天然適合大規模實驗。基于Cdx技術搭建藥物篩選平臺,關鍵在于利用斑馬魚Cdx基因異常引發的疾病模型,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殖水體,藥物經皮膚、鰓快速吸收進入體內。若某藥物旨在矯正因Cdx基因缺陷導致的脊柱彎曲,篩選過程中可實時觀察幼魚脊柱恢復情況;醫療腸道疾病藥物,則聚焦腸道蠕動、絨毛修復指標。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境適應性。
環特生物提供基于斑馬魚模型的基因編輯服務,利用CRISPR/Cas9技術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,主要研究領域為嬰幼兒發育畸形、罕見病、神經系統疾病、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勢有:1.實驗周期快,快可在2周內進行疾病相關的表型觀察(F0代高效瞬時敲降),3個月內完成穩定品系構建(雜合子F1代3個月,純合子F2代6個月,子代數量多);2. 直觀、多維度地活的動態觀察(可對特定organ組織細胞進行熒光標記,利用透明斑馬魚活的觀察和成像,哺乳動物上很難實現);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,樣本數量多,可同時測試多個相關基因,比較大化保證研究的成功率)。
模型清晰展示,Cdx基因精細調控著中胚層與內胚層的分化走向。正常情況下,在其引導下,一部分細胞規規矩矩地發育為強健有力的肌肉組織,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,搭建起營養攝取與消化的關鍵“流水線”。一旦借助基因編輯技術干擾Cdx基因功能,斑馬魚胚胎瞬間陷入“發育泥沼”:脊柱好似失去支撐的藤蔓,扭曲變形;尾部發育戛然而止,短小干癟,幼魚喪失在水中自如轉向、加速沖刺的本領;腸道更是“一塌糊涂”,絨毛稀疏雜亂,蠕動功能癱瘓,營養運輸受阻,幼魚成長岌岌可危。深入剖析斑馬魚Cdx模型,會發現背后蘊藏的精妙調控網絡。Cdx基因宛如一位“總調度師”,有序jihuo下游如hox基因簇等關鍵靶點,驅使細胞依序遷移、分化,如同指揮一場盛大的細胞“閱兵式”,從胚胎細微結構布局到整體軀體架構成型,全程把控,一絲不紊,讓科研人員得以洞悉胚胎發育的關鍵機制。斑馬魚的心臟結構簡單,卻有規律跳動,是心血管研究的好對象。
看似專注于軀體架構規劃的斑馬魚cdx基因,實則與神經發育也有著千絲萬縷聯系。在胚胎腦部及脊髓雛形初現階段,cdx基因悄然施展影響力。它間接調控神經干細胞的增殖與分化節拍,確保生成足量神經元,滿足斑馬魚早期感知外界、驅動身體所需。舉例而言,科研人員利用基因編輯技術適度降低cdx表達量后,斑馬魚幼魚出現游泳姿態異常,頻繁打轉、失衡側翻。深入探究得知,脊髓中運動神經元發育受損,軸突延伸受阻,無法精細連接肌肉纖維,致使肌肉接收指令紊亂。cdx基因還參與構建神經回路,協同其他神經發育關鍵基因,塑造從感覺輸入到運動輸出的信息傳遞路徑,助力斑馬魚神經系統精細“布線”,在水中靈動游弋、機敏避險。其胚胎透明,在顯微鏡下可清晰觀察發育過程,助于研究organ形成。斑馬魚PDX技術培訓服務
光照周期會影響斑馬魚的生物鐘,進而改變其行為。轉基因斑馬魚應用與高通量篩查
斑馬魚具有繁殖能力強的明顯特點。性成熟的斑馬魚每隔幾天就能產卵一次,每次產卵量可達數百枚。其胚胎發育迅速,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,血液循環系統開始建立,72 小時后,魚體的形態結構已較為完整,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部細胞的分裂、分化以及organ形成的整個過程,為研究發育生物學提供了極大的便利。轉基因斑馬魚應用與高通量篩查