斑馬魚

一、概述

斑馬魚是生長在印度、巴基斯坦淡水河流中的一種硬骨魚（鯉魚），成年魚全身僅長4－5厘米，因全身橫向分布著一道一道褐色的斑馬線而得名。斑馬魚很容易在實驗室飼養，一般3個月就可以達到生殖成熟期，雌魚每次產卵200枚左右，一生可產卵數千枚，斑馬魚所產之卵經24小時即可胚胎發育成熟，仔魚期只有1個月。

更獨特的是，斑馬魚的卵是透明的，整個胚胎發育在體外完成，也是透明的，這就使得人們不僅可以很容易得到胚胎，而且還可以在顯微鏡下直接觀察斑馬魚胚胎發育的過程，不僅可作為脊椎動物模型來研究脊椎動物的胚胎發育過程，還是一種可用于人類疾病的研究的模式 生物 。

二、斑馬魚成為模式 生物 的歷史

斑馬魚作為模式生物僅有20多年的歷史，最早將斑馬魚作為模式生物研究的是美國Oregon大學已故的著名遺傳學家George Streisinger，其標志為1981年他在《Nature》雜志上所發表的關于斑馬魚人工雌核發育的研究的論文。從此，斑馬魚開始引起人們的關注。1994年，以“斑馬魚發育和遺傳”為主題的會議在冷泉港召開。1996年，著名的《Development》雜志上發表了一系列與斑馬魚各系統組織 (心血管、脊索、腦等 )發育的突變體有關研究的報告，從而揭開了斑馬魚用于基因、基因組學組、脊椎動物發育以及人類疾病研究的序幕。2002年5月，《Science》雜志又刊出了一期有關斑馬魚的研究專輯，標志這一斑馬魚為模式生物的研究進入到一個新的階段。

三、模式生物斑馬魚的應用

斑馬魚在工業實驗室中常被用作毒理學檢驗，是國際標準化組織推薦的五種實驗魚種之一。但隨著對斑馬魚的進一步了解，其作為模式生物在生命科學以及醫學研究中的作用正在崛起。

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• 以斑馬魚為模型研究目的基因在脊椎動物中的表達和功能

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利用斑馬魚胚胎透明的特點，構建綠色熒光蛋白（GFP）與內源性靶蛋白的融合蛋白，通過觀察融合蛋白的熒光分布情況，借以確定目的基因或目的蛋白的功能和表達特點。同時，還可通過檢測綠色熒光的分布，監測外源蛋白的表達在斑馬魚中的表達與分布情況。

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• 斑馬魚與免疫學研究

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斑馬魚作為免疫學新模式生物的優點在于:

（1）與傳統的免疫學模式生物 —— 小鼠相比，斑馬魚有體型小，子代數量多，培育要求低，易于養殖，飼養成本低，便于開展大規模研究。

（2）斑馬魚個體發育過程是在全透明狀態下完成，使得整個心血管系統的發育過程能十分完整的被觀察。特別是免疫系統個體發育的相關資料，是無法從小鼠上所進行的實驗中輕易獲得的。

（3）先期對斑馬魚的遺傳學研究積累的豐富突變庫也為研究免疫相關基因的功能提供了條件。(4)在目前已知生物中，魚類是最早具備獲得性免疫系統的綱。這就使得對斑馬魚免疫系統的研究成為人們了解非特異性免疫系統和獲得性免疫系統進化與功能相互關系的重要工具。這個獨特的免疫系統進化地位還賦予了斑馬魚作為免疫學研究模式生物的另一重要優勢，即其成體可以在沒有胸腺、淋巴細胞生成的情況下存活傳代，這又是小鼠模型無法比擬的。

1999年，Herbomel等在觀察斑馬魚的巨噬細胞個體發育時發現，處于胚胎發育早期的斑馬魚巨噬細胞就具有對外源微生物大腸桿菌高效吞噬的能力。在受精30小時后，胚胎巨噬細胞就已經可以吞噬清除血液內和局部組織中的外源微生物。當給非血液系統中注射大腸桿菌后，5小時后即可在局部被斑馬魚巨噬細胞清除，且此時除了感染局部的30 —— 50個活化巨噬細胞外，血液中未接觸病原體的巨噬細胞也同樣表現出活化特性，這提示斑馬魚體內可能還存在與哺乳動物相類似的 細胞因子 或 趨化因子 系統。