初期,,Cdx 基因像是精細的 “導航儀”,帶動細胞沿著特定分化路徑前行,。它深度參與中胚層與內(nèi)胚層的早期分化抉擇,決定哪些細胞會投身于肌肉組織的鍛造,,賦予斑馬魚幼魚靈動游弋的力量,;哪些又將致力于腸道系統(tǒng)的搭建,,保障營養(yǎng)的攝取與消化。當科研人員巧妙運用基因編輯技術(shù),,特異性敲低斑馬魚的 Cdx 基因表達后,,胚胎發(fā)育隨即陷入混亂:原本筆直修長的脊柱出現(xiàn)嚴重彎曲,,好似坍塌的橋梁,;尾部發(fā)育不全甚至近乎缺失,,令幼魚喪失了在水中靈活轉(zhuǎn)向,、快速推進的能力,;腸道更是 “潰不成軍”,,絨毛結(jié)構(gòu)雜亂無章,,蠕動功能癱瘓,,營養(yǎng)吸收受阻,。斑馬魚的口腔中有牙齒,,可輔助攝取食物并進行初步咀嚼,。斑馬魚腎毒性模型
人類疾病的復雜性與多樣性始終是醫(yī)學攻克的難題,斑馬魚Cdx基因卻獨具優(yōu)勢,,為搭建疾病研究模型貢獻優(yōu)異力量,,在疑難雜癥與基礎(chǔ)研究間架起一座希望之橋,。先天性脊柱發(fā)育不全、腸道吸收不良等病癥,,在人類群體中雖發(fā)病率各異,,但均嚴重影響生活質(zhì)量甚至危及生命,,致病根源常隱匿于胚胎發(fā)育關(guān)鍵基因異常之中,。斑馬魚Cdx基因功能紊亂時,,恰好精細模擬出這類疾病的典型特征:脊柱畸形扭曲,、腸道結(jié)構(gòu)功能失常,,恰似人類患者病癥在微觀生物世界的“投影”??蒲袌F隊借此模型“利器”,,抽絲剝繭剖析發(fā)病的分子“黑匣子”,鎖定潛在醫(yī)療靶點,,篩選靶向藥物,。斑馬魚ros染色試劑生產(chǎn)公司它的腎臟在維持體內(nèi)水鹽平衡和排泄廢物中起重要作用。
模型清晰展示,,Cdx基因精細調(diào)控著中胚層與內(nèi)胚層的分化走向,。正常情況下,,在其引導下,一部分細胞規(guī)規(guī)矩矩地發(fā)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(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(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)鍵機制,。
斑馬魚實驗?zāi)P驮谒幬镅邪l(fā)過程中具有明顯的優(yōu)勢,為藥物篩選和評價提供了高效,、快速和經(jīng)濟的平臺,。其繁殖速度快,、子代數(shù)量多的特點使得能夠在短時間內(nèi)對大量化合物進行高通量篩選。在藥物篩選實驗中,,將斑馬魚胚胎或幼魚暴露于不同的藥物或化合物中,,通過觀察斑馬魚的生長發(fā)育、生理功能,、行為變化以及疾病模型中的表型改善情況等指標,,來評估藥物的有效性和安全性。例如,,在抗癲癇藥物研發(fā)中,,可以利用斑馬魚癲癇模型,觀察候選藥物對斑馬魚癲癇發(fā)作的抑制作用,。如果一種藥物能夠明顯減少斑馬魚的癲癇發(fā)作頻率和強度,,并且對斑馬魚的正常生長發(fā)育沒有明顯的不良影響,那么該藥物就具有進一步開發(fā)的潛力,。斑馬魚的行為學研究可揭示其對環(huán)境變化的適應(yīng)策略,。
運用 CRISPR-Cas9 系統(tǒng)時,設(shè)計特異性引導 RNA(gRNA)精細靶向 Cdx 基因特定序列,,Cas9 蛋白隨即切割 DNA 雙鏈,,制造雙鏈斷裂。細胞自主修復過程中,,通過插入,、缺失或替換堿基,實現(xiàn) Cdx 基因定點突變,。這一操作能模擬人類先天性疾病相關(guān)基因突變場景,,如敲除斑馬魚 Cdx 基因關(guān)鍵位點,幼魚精細呈現(xiàn)脊柱發(fā)育不全,、腸道畸形等表型,,與人類患者病癥高度相似,為探究疾病發(fā)病分子機制提供活的模型,。TALEN 技術(shù)則利用人工設(shè)計的轉(zhuǎn)錄jihuo樣效應(yīng)因子核酸酶,,同樣精細定位 Cdx 基因,誘導突變,。相較于 CRISPR-Cas9,它在某些復雜基因位點編輯上更具優(yōu)勢,,脫靶率更低,,保障實驗精細性。這些基因編輯技術(shù)不僅用于構(gòu)建疾病模型,,還助力解析 Cdx 基因功能網(wǎng)絡(luò),,通過逐一敲除上下游調(diào)控基因,,勾勒完整調(diào)控圖譜,明晰胚胎發(fā)育指揮鏈,。斑馬魚繁殖力強,,每周可產(chǎn)卵數(shù)百枚,為科研提供大量實驗樣本,。斑馬魚基因敲除科研課題實驗機構(gòu)
低溫環(huán)境會使斑馬魚的活動能力下降,,代謝減緩。斑馬魚腎毒性模型
PDX(Patient-Derived Xenograft)斑馬魚模型是tumor研究領(lǐng)域的一項重大突破,。它將患者來源的tumor組織移植到斑馬魚體內(nèi),,為精細醫(yī)學研究開辟了新途徑。斑馬魚具有獨特的生物學特性,,其胚胎透明,,便于在顯微鏡下直接觀察腫瘤細胞的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移過程,。而且斑馬魚繁殖迅速,、子代數(shù)量多,能在短時間內(nèi)提供大量實驗樣本,。在 PDX 斑馬魚模型中,,tumor組織在斑馬魚體內(nèi)微環(huán)境的作用下不斷發(fā)展,研究人員可以借此深入探究tumor的生物學行為,,例如腫瘤細胞與血管生成的關(guān)系,。通過對不同患者來源tumor的移植研究,能夠篩選出更具針對性的醫(yī)療藥物和方案,,提高ancer醫(yī)療的有效性,,為攻克ancer難題帶來新的曙光。斑馬魚腎毒性模型