斑马鱼作为一种重要的模式脊椎动物,既有与哺乳动物类似的生理、生化特征,又有高效、快速、大规模的特点,目前已被广泛用于人类疾病研究和高通量药物筛选。本文介绍一下为什么选择斑马鱼作为功效评价的实验动物。
01
斑马鱼
斑马鱼又名蓝条鱼、花条鱼、斑马担尼鱼。药物研究用的斑马鱼为辐鳍亚纲鲤科短担尼鱼属,1981年美国遗传学家Streisinger等最先将斑马鱼用于发育生物学和遗传学研究。
02
斑马鱼作为模式动物的生理学特性
①斑马鱼繁殖能力强,每条成年雌鱼每次交配可产卵百余枚,几日后,可再次交配产卵。
②斑马鱼胚胎发育迅速,受精120h后,心、肝、脑、胰腺和肾等器官都发育完全,并可以依靠储存于卵黄囊中的营养物质存活数天。
③斑马鱼的幼鱼体长1~4mm,小分子化合物可以通过幼鱼的皮肤和腮被吸收,受精72h的斑马鱼也可以通过吞咽吸收药物。
④斑马鱼的心血管、神经和代谢系统的解剖结构、生理功能和分子生理学特点与哺乳动物高度相似,与人类的基因组学的相似度高达87%。
这些特点说明,斑马鱼模型具有筛选、鉴定复杂天然产物生物学活性的潜力。
03
斑马鱼药物筛选模型的优点
①筛选周期短,斑马鱼的胚胎发育期短,一般24~30h即可得到研究结果;
②胚胎透明,易于观察,斑马鱼从胚胎到幼鱼期是透明的,适宜观察活体状态下药物的作用状态;
③样品用量少,且为活体动物实验,斑马鱼的胚胎很小,每次测定只需要很少量的样品就可进行活体动物实验;
④给药方式简单,待测化合物可以直接溶于水中并扩散到胚胎中,也可直接注射到胚胎;
⑤斑马鱼与人类高相关性,筛选准确率高,斑马鱼的中枢神经系统、内脏器官、血液及视觉系统在分子水平上85%与人类相同,尤其是心血管系统,早期发育特征与人类极为相似,因而利用斑马鱼模型筛选出的成分,其活性相对比较准确。
04
斑马鱼对药物反应与临床反应的相似性
实验动物对药物的反应和临床反应的相似性,是动物模型是否可信的重要因素。研究人员对多种临床常用药在斑马鱼模型上进行研究发现,斑马鱼接受这些药物后QT间期延长反应与临床一致的比例为7/9,视动反应一致率为7/9,肠道收缩一致率为5/10,证明斑马鱼对药物反应与临床反应的相似性。