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金斑马鱼的应用价值

桃子8个月前 (12-19)阅读数 3#综合百科
文章标签斑马基因

由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%,这意味着在其身上做药物实验所得到的结果在多数情况下也适用于人体,因此它受到生物学家的重视。因为斑马鱼的胚胎是透明的,所以生物学家很容易观察到药物对其体内器官的影响。此外,雌性斑马鱼可产卵200枚,胚胎在24小时内就可发育成形,这使得生物学家可以在同一代鱼身上进行不同的实验,进而研究病理演化过程并找到病因。

在金斑马鱼身寻找加强人类心脏再生能力

斑马鱼对于癌症研究来说是一个非常有价值的模型。它们能象人类一样患癌症,而且遗传背景相对简单。但构建稳定的转基因品系却不太容易。ThomasLook andcolleagues的新研究提出了在斑马鱼中构建转基因品系的新方法,他们构建了表达小鼠原癌基因Myc的品系,而且得到了T细胞的白血病模型。

众所周知,人类的心脏哪怕只是受到微小的损伤,也会留下使得愈合、复原十分困难的长长的疤痕组织。但美国霍华德·休斯医院吉平博士领导的一个科研小组通过一项最新专题研究发现,一种叫斑马鱼的热带鱼,在其心脏的1/5被切除的情况下,仍能不留疤痕地自行生长出新的心脏组织,并使受创的心脏得以完全复原。

在研究中专家们切除掉了50条斑马鱼心脏内2个心室1/5的组织。此后虽然其中10条斑马鱼未能承受住巨大的打击而存活,但其余40条的心脏创伤都慢慢地自行愈合了,最后完全复原。

进一步的研究还证实,斑马鱼体内的某个特殊基因,在这种神奇的愈合、复原过程中扮演了关键性角色。专家们发现,当斑马鱼的心脏受创之后,创口周围即会形成红血球凝块,而待创口愈合时,凝块会变硬(与人类一般肌肉组织受伤后的愈合情况差不多),7天后,凝块组织却奇迹般地被新的心肌组织取代(而人类的心肌组织在受创后凝块却变为疤痕组织难以完美复原)。专家们还发现,斑马鱼新的心脏壁在生成之后会迅速往上扩大,并恢复器官原有的形状,故在受伤2个月内,斑马鱼的心脏便可神奇地完全复原。

此新发现的实际意义是:从斑马鱼身上找到加强人类心脏再生能力的新途径,以便为心脏病患者在发病后更好地复原受创的心脏组织。

金斑马鱼的应用价值

研究人员为什么单独选中了斑马鱼呢?这是因为这种鱼具有哺乳动物的大多数生化和生理机能,它比实验鼠繁育后代和生长的速度要快,喂养的费用也小。另外,这种鱼的胚胎是透明的,便于研究人员在鱼的发育过程中用冷光或荧光来观察基因的变化。当然它们天然的栖息地是那些毒物容易排放和化学物质容易溅落的湖泊和河流,而这些湖泊和河流与人们的生活息息相关

斑马鱼,一种生长在印度的硬骨鱼,因身上类似斑马条纹的斑带而得名。美国科学家们在这种极具观赏价值的鱼类身上,发现了揭开人类肤色差异之谜的钥匙。一个基因的变化,就决定了不同皮肤的色素,而进一步的研究也许能帮助人类更方便地改变自己的肤色,甚至治疗皮肤癌。

斑马鱼是人类疾病研究的重要生物

美国宾州州立大学、犹他大学、北得克萨斯大学的研究小组11年前便开始了对人类肤色的研究。以拉马逊(RebeccaL.Lamason)教授为领头人的科研小组,通过对普通斑马鱼及金斑马鱼基因的区别研究,找到了一个基因可能与人类肤色差异相关。

“斑马鱼是一种生长在印度的硬骨鱼类,在人类的基因研究中起到过很大的作用。斑马鱼容易饲养,3个月就达到其生殖成熟期。同时斑马鱼的胚胎发育是在体外完成的,透明可见,这不仅使科学家很容易得到胚胎,而且还能在显微镜下直接观察到斑马鱼胚胎发育的过程,”

中国科学院北京基因组研究所张清润表示,一直以来斑马鱼便是可用于人类疾病研究的非常重要的模式生物体,因为斑马鱼与人类有许多相同的基因,而且和人类一样有黑素体。

张清润表示美国研究小组选择模式生物斑马鱼作为研究对象及手段,其出发点就是斑马鱼与人类具有较高的同源性。他们通过斑马鱼找到相关基因,再通过同源性对比找到人类基因组中与之高度相似的序列,对其做进一步的基因功能研究得到实验结果。

肤色不同,由一个基因决定

经过11年研究,科学家们发现普通斑马鱼的变种———金斑马鱼的黑素体比普通斑马鱼数量少、体积小,而且色素分布稀。为何会出现金斑马鱼色素浅的现象,经分析,原来是单个氨基酸分子的细微不同在导致色素深浅方面扮演着重要角色,这便是SLC24A5基因。由于该基因发生了变异,从而导致某一种主要蛋白质生产减少。

进而,研究人员通过对人类染色体的研究,发现人的SLC24A5基因在序列上与斑马鱼基因极为相似。欧洲人祖先携带的SLC24A5基因与非洲人和东亚人的不一样,正是这一基因差异造成了人类肤色的不同。同时,该基因的某些变异,也可导致人类头发颜色的不同。

拉马逊等科学家在报告中称,欧洲人的SLC24A5基因在染色体15的比例上占了约0.0072,非洲等地人的SLC24A5基因则占据了0.175-0.226.科学家们认为绝大多数人种的SLC24A5基因相同,但是欧洲白人的SLC24A5基因发生了变异,虽然只发生了一个变异,但恰恰是这一个变异,导致了欧洲白人和金斑马鱼一样,黑色素少、小,且色素分布稀。

新发现开通治疗皮肤癌的新路

“肤色是与健康相联系的。比方说,白人由于缺少黑体素,其DNA容易受到紫外线的辐射从而易患皮肤癌。”张清润表示科学界已知道一些基因的变异造成了皮肤白化病以及眼科疾病,这对这些疾病的治疗起到了很好的作用,而对SLC24A5基因的新发现恰能有助于我们找到治疗皮肤癌的新方法,在人类疾病的认识、治疗中起到积极作用。

另外从理论上说,由于这一发现,今后人们要想改变皮肤颜色也有了新的便捷途径,我们可能将不再借助于晒太阳或者痛苦的化学漂白程序。

不过,对于SLC24A5基因的发现开通一条治疗皮肤癌新路的说法,英国癌症研究中心的奈特博士也提出了疑义:谈这一发现对治疗皮肤癌的意义还为时过早。因为在确定治疗成效之前,科学界还有许多环节需要研究。比如我们必须首先研究欧洲白人的SLC24A5基因发生变异的原因是什么,以及这种变异的功能又是什么等等。

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