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此鱼不止「人间」有,太空也有!揭秘斑马鱼如何为人类提供健康保障?

2022年08月04日 18:13来源:杭州环特生物科技股份有限公司 >>进入该公司展台人气:32


7 月 24 日 14 时 22 分,中国天宫空间站实验舱「问天」成功在文昌航天发射场升空,让越来越多的人对「耕渔太空」满怀憧憬。

此次问天实验舱以生命科学和生物技术研究为主,生命科学实验柜以多种类型的生物个体为实验样品,开展斑马鱼、拟南芥、线虫、果蝇等动植物的空间生长实验,研究在密闭环境下,斑马鱼和藻类如何共存,氧气和二氧化碳如何循环。了解这个问题,对人类的太空生存有着重大的意义。

其实,斑马鱼上太空的历史由来已久,一直可以追溯到 1976 年跟着前苏联的「礼炮五号」空间站上太空。2012 年 7 月 20 日,日本空间局(JAXA)也曾将一个水族箱(又称为「水生生物栖息地(Aquatic Habitat,AQH)」)送上了国际空间站,通过这个设施来研究微重力对海洋生物的影响。

那么科学家为何会选择带斑马鱼上太空?斑马鱼又如何为人类提供健康保障?今天,我们来一一揭秘!

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图片由环特生物拍摄

一条鱼的使命——斑马鱼的应用优势

斑马鱼作为继大小鼠之后的三大模式动物,其基因与人类的同源性高达 87%,生理、发育和代谢过程与哺乳类动物高度相似,能可靠地模拟并预测人类生理和病理过程。在生命科学、医学、环境监测、药物研发、保健食品开发、化妆品和食品安全评价等诸多领域中被广泛应用。

自 20 世纪 80 年代以来,基因编辑技术的发展进入了快车道,基因突变、基因敲除、转基因以及同源重组等新的技术手段层出不穷,通过基因编辑技术构建的动物模型为研究基因功能、探讨致病基因作用机制、建立药物筛选疾病模型、新型癌症治疗方法的研发和遗传性疾病的攻克等领域提供了全新的研究切入点及应用方向,也让我们见证着生物学的突破对人类生命健康质量提高的巨大影响。基因编辑技术与斑马鱼的结合也给生命科学研究带来很多惊喜。

斑马鱼基因编辑模型的优点

首先,活体观察和成像更精细和便捷。斑马鱼胚胎是体外发育,胚胎和幼鱼早期通体透明,非常适合活体成像,能够长时间进行细胞水平的跟踪观察,并获得高质量的视频和图像资料。利用斑马鱼胚胎透明的特点,近几年,越来越多的研究人员开发出各种各样的荧光标记的斑马鱼遗传品系,借助斑马鱼基因编辑品系,实现对细胞和分子水平变化的活体可视化跟踪和分析,大幅提高了研究精度和效率。

其次,获得阳性表型个体的效率更高。在对胚胎进行基因编辑后,F0 代个体出现阳性表型的比例一般不超过 10%,所以需要用到的胚胎数量较多。斑马鱼产卵量大,获得大量胚胎的成本低,加上胚胎是体外发育,能够在 F0 代发育早期就筛选出有阳性表型的个体进行养殖。另外,通过在基因编辑的时候引入报告基因,可以通过对荧光信号观察和检测对 F0 代个体进行快速筛选,减少相对繁琐的 PCR 和 WB 检测工作量。

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巨噬细胞帮助脑血管损伤修复的过程图。图中绿色荧光标记的为巨噬细胞,红色荧光标记的为脑血管。当脑血管受损断裂后,巨噬细胞会迁移到损伤位置,伸出伪足与血管断点粘接,并通过伪足收缩产生机械收缩力牵引脑血管断点两端重新黏着在一起,进而帮助脑血管重新连接而完成修复。

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Cre-LoxP 系统条件性敲除等位基因的表型图。左图为带有含报告基因(EGFP)的重组 LoxP 位点的斑马鱼,斑马鱼表型正常,眼睛的绿色荧光表明 LoxP 位点成功重组进斑马鱼基因组。右图为注射 Cre mRNA 的斑马鱼,斑马鱼眼睛的绿色荧光消失表明含有 LoxP 位点的等位基因序列被有效敲除,该等位基因的敲除导致斑马鱼心脏发育异常(水肿)。

目前,在斑马鱼中已成功建立多种敲入技术,包括定点插入、点突变和条件性敲除等技术,而且国内斑马鱼基因编辑企业已经能够提供成熟的技术服务。研究者可根据基因的特征及研究目的,来选择研究周期相对短、成本相对低的方法来完成研究课题。

手把手教你探究不同基因的功能

1、快速探究基因在胚胎发育早期中的功能,可选择在受精卵中注射CRISPR mix、mRNA 或 DNA 等瞬时作用的方法;

2、快速探究基因在发育晚期或成年期的功能,可选择 CRISPR mix 或 DNA 等可持续作用一段时间的方法;

3、长期研究特定基因功能,可选择制备稳定的基因敲除(功能缺失)或转基因(过表达野生型或点突变基因)品系等;

4、研究未知基因的表达特征和功能,可选择使用定点插入的方法来制备稳定敲入品系;

5、研究基因特定位点功能或实现时空表达调控,可选择通过基因置换方法构建基因点突变或条件性敲除品系。

十余年基因编辑经验,助您科研取得新突破!

环特生物,是一家以斑马鱼转基因、基因敲除、敲入、基因沉默,尤其是以基因置换技术为核心,在斑马鱼人源肿瘤异种移植瘤模型(PDTX)技术及科研服务方面具备一定技术积累,专注于提供各种遗传工程斑马鱼的定制、斑马鱼基因编辑技术及斑马鱼疾病模型开发等专业技术服务的高科技企业,可以实现构建复杂基因敲入,包括点突变、条件性敲除等难度较高斑马鱼基因编辑技术服务。

依托 10 余年的斑马鱼基因编辑经验,环特生物深度挖掘、创新斑马鱼技术的应用场景,已为 150 多家单位提供基因编辑技术服务,累计成功制备了 150 多个基因敲入品系,测试超过 1,000 个 gRNA 靶点,推动了诸多前沿基因功能研究取得了突破性进展,为斑马鱼基因编辑技术在更加广泛的研究领域内的创新性应用奠定了坚实的技术基础。

除基因编辑技术外,环特生物也一直聚焦各种斑马鱼疾病模型的开发。自 2017 年开始,不仅构建了在斑马鱼中人源肿瘤异种移植瘤模型(PDTX),也已相继成功构建了斑马鱼肺癌、结肠癌、卵巢癌等 PDTX。该模型能够快速为临床肿瘤患者筛选出敏感的肿瘤化疗药和靶向药物,为临床肿瘤病人节约治疗时间成本和经济成本,也提高了肿瘤患者的生活质量。

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利用人源肺癌细胞系构建斑马鱼肺癌移植瘤模型研究长链非编码 RNA 在肺癌进展中的功能

图片来源:环特生物拍摄实验图

环特生物为您提供各种斑马鱼 CRISPR 基因敲入、敲除、基因沉默、定制转基因技术服务以及斑马鱼疾病模型开发等相关服务,助力基因功能研究,与您携手推动生物科学和人类健康事业发展!

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