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斑马鱼科学研究

斑马鱼科学研究
在国际上,斑马鱼模式生物的使用正逐渐拓展和深入到生命体的多种系统(例如,神经系统、免疫系统、心血管系统、生殖系统等)的发育、功能和疾病(例如,神经退行性疾病、遗传性心血管疾病、糖尿病等)的研究中,并已应用于小分子化合物的大规模新药筛选。我国开展斑马鱼相关的研究无论在规模还是在重视程度上都远远落后于国际形势发展的需要。推动和发展斑马鱼模式生物在我国生命科学研究中的广泛使用是本中心的宗旨。在国家科技部重大科学研究计划的支持下,我们汇集优势,整合我国现有的斑马鱼主要研究力量,在未来几年内逐步建立全国共享的斑马鱼模式动物研究技术和资源库,向国内同行提供斑马鱼资源、信息和技术支撑。本着提高服务效率和质量为原则,我们在上海和北京分别建立国家斑马鱼模式动物南方中心和北方中心。南方中心依托于中国科学院上海生命科学研究院,北方中心依托于北京大学和清华大学。两个中心本着优势互补的原则,共同开发研究技术和资源,以辐射状向国内研究人员提供服务,积极推进我国斑马鱼相关科学研究。
主要技术和资源服务内容:
1) 斑马鱼基因表达分析服务:包括抽提斑马鱼基因组DNA和总RNA,核酸原位杂交探针制备和纯化,全胚胎原位杂交技术,显微注射技术,基因过表达(over-expression)和基因下调(morpholino knockdown)技术;
2) 斑马鱼转基因技术服务:包括各类斑马鱼非特异性和组织特异性启动子的克隆,基因组BAC文库筛选与修饰,基于Tol2转座子的转基因质粒的构建,以及子一代转基因系的筛选和保存;
3) 斑马鱼基因功能活体检测服务:包括清醒斑马鱼在体共聚焦/双光子显微镜成像技术和在体电生理记录技术;
4) 动物行为范式分析服务:包括感觉相关的应激行为、视觉运动行为、学习记忆行为和药物成瘾行为等;
5) 斑马鱼基因突变技术服务:包括插入诱变和ENU化学诱变技术;
6) 斑马鱼转基因资源库和突变体资源库服务:包括研制、收集和分发各种斑马鱼转基因品系和突变体;
7) 信息服务:包括建立斑马鱼资源信息网络数据库和提供斑马鱼基因组生物信息学分析服务。
转基因斑马鱼的制备主要采用两种方法:通过Tol2转座子构建组织特异性表达报告基因的方法;利用特定基因的启动子/增强子驱动报告基因在特定细胞组织中表达的方法。
首先构建以Tol2转座子为基础的enhancer trap载体,
报告基因选用GFP或RFP,最小启动子来自斑马鱼gata2基因;将上述载体与体外转录得到的Tol2转座酶的mRNA共同注射到斑马鱼的单细胞受精卵中,受精卵长大后成为founder;Founder外交(out-cross)得到F1代胚胎,从中挑选出对于报告基因具有组织特异性表达模式的胚胎,拍照记录后分类培养;F1长大后通过linker-mediated PCR的方法鉴定对应于GFP(或RFP)表达图式的Tol2插入位点,并通过与已知基因组数据比较,对插入位点进行定位与分析;通过外交纯化得到转基因鱼,直至得到只含有单个插入品系的转基因鱼。通过克隆特定基因的启动子/增强子或BAC修饰法构建在特定组织器官或特定胚胎发育阶段表达报告基因的转基因品系。BAC方法如下:在斑马鱼基因组计划网站上通过BLAST将感兴趣的基因定位到已知的contig上,并通过contig信息寻找包含所选基因的BAC ID号;通过同源重组的方法对上述BAC克隆进行修饰,将报告基因引入原有的BAC克隆;将修饰过的BAC克隆通过显微注射的方法引入斑马鱼受精卵,连续观察并挑选具有特异表达模式的转基因鱼;将上述成鱼外交得到F1代,在F1代中筛选具有特异表达模式的成鱼,即得到所需的转基因品系。
为盲人带来福音
在放大2.1万倍的照片中可以清楚的看到耳蜗内的“毛细胞”
斑马鱼因为它具有自我修复破损视网膜的独特能力。
英国科学家1日说,他们首次发现,人类视网膜中也拥有类似斑马鱼能够修复视网膜的细胞,并计划在5年内将研究结果用于失明患者治疗,让他们重见光明。
这项研究仅在英国就能为成百上千名患者带来希望。英国皇家盲人学会的安尼塔•莱特斯通说:学会对这一研究结果感到非常高兴,这可能有助于治疗因视网膜受损引起的失明。现在,英国有大量患者受到这一疾病困扰。
尽管手术治疗已指日可待,但研究人员仍担心,患者手术后会因移植他人细胞而产生排斥反应。研究人员说,如果能够激活人类体内不具活性的放射状胶质细胞,使它们自己分化为新的视网膜细胞,将是治疗这类疾病的最佳办法。利姆说:“我们下一阶段将研究阻碍人类放射状胶质细胞自我再生的因素。一旦找到原因,离最终方案就更近一步。
毛细胞或可治耳聋
内耳中的一种毛细胞(hair cell)是人类听觉不可或缺的一环
华盛顿大学西雅图分校的一个研究团队一直在对一种水族馆里常见的观赏鱼类──斑马鱼进行研究,试图解决人类听力丧失的问题。和许多其他水生生物一样,斑马鱼在身体表面长有毛细胞。这些毛细胞的作用是探测水中的振动,其原理与人类内耳中的毛细胞相似。但是,与人类不同的是,斑马鱼的毛细胞在受损后还可以再生。研究人员希望他们的工作可以揭开谜底,保护人类的毛细胞免受损伤、并推动毛细胞的再生。
进行另一组研究,试图了解导致斑马鱼、鸟类和老鼠的毛细胞再生的基因和其他分子。 有一项研究发现了一种似乎可以让动物毛细胞再生的发育蛋白。在研究中,一名团队成员发现了小鸡的毛细胞受损后体内一种蛋白质的含量(小鸡的毛细胞可以再生)有所上升。
参与这些实验的科学家们说,使用药物防止听力丧失的临床实验有可能会在十年内实现。但是,找到利用毛细胞再生治疗听力丧失的办法可能还需要至少20年的时间。 “利用这种(促进毛细胞再生的)方法,我们希望有朝一日可以找到一种方法让听力能够自然地得到恢复。”[upload=jpg]UploadFile/2011-3/201132917445326748.jpg[/upload]
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