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这条鱼会改变医学吗?

2021

“by”:[Images / UIG / Getty Images

位于杜克大学(Duke University)一栋单调建筑底层的动物设施非常温暖,闻起来有点像生海鲜。 考虑到那里的情况,这并不奇怪。 这个空间里有几千个塑料鱼缸,每个都有数十只斑马鱼:一英寸长的大眼脊椎动物正成为许多科学家的研究对象。

Nico Katsanis,一位寻找罕见疾病原因的杜克遗传学家,是越来越多选择与斑马鱼而不是啮齿动物合作的研究人员之一。 自1988年科学家学会选择性突变斑马鱼DNA以来,他们有能力将该物种变成人类疾病的模型 - 生物医学斑马鱼论文的数量从去年的26到2, 100飙升。 非营利性斑马鱼国际资源中心向研究人员出售了2, 608种不同的转基因菌株,列出了921个学术实验室和使用这种鱼的公司。 哈佛大学医学院的Leonard Zon说:“该领域正在着火。例如,Zon的实验室使用鱼类模型来研究皮肤癌,血液病和干细胞。其他人已经创造了与嗜睡症,肌肉疾病相关的DNA突变的鱼类,以及与自闭症相关的大头大小。

可以肯定的是,啮齿类动物在医学研究实验室中的数量仍然超过斑马鱼。 2010年,使用小鼠或大鼠的生物医学研究论文的数量是使用任何其他实验动物的10倍,而一些生物过程 - 复杂的脑部疾病,或任何涉及肺部的疾病 - 最好在哺乳动物而不是鱼类中进行研究。 但对于大多数其他实验,从观察肿瘤发展到筛查新药,斑马鱼正在获得成功。

与啮齿动物相比,斑马鱼具有三大优势。 首先,他们迅速制造更多的斑马鱼。 雌性在受精后三天产卵数百个胚胎; 小鼠需要三个星期才能生产出10只幼崽。 它们的维护成本也很低 - 几十条鱼每天大约6.5美分,相比之下笼子里的五只老鼠只有90美分。 最后,由于幼虫鱼是透明的,研究人员可以逐字地观察它们的器官生长,这使它们特别适合研究器官发育的问题。

因为幼虫斑马鱼是透明的,研究人员可以逐字地观察它们的器官生长。在Duke,Katsanis和他的同事们使用斑马鱼更准确地诊断具有神秘健康问题的婴儿,目标是最终为他们寻找治疗方法。 尽管实验室大鼠和老鼠对于常见疾病可能是很好的,但是这种研究 - 特别罕见的疾病 - 在啮齿动物中会非常昂贵和缓慢。 研究人员招募了来自附近社区的疑似遗传问题的婴儿。 在团队临床医生对婴儿进行评估后,研究人员将一管血液输送到贝勒医学院的人类基因组测序中心。 在那里,机器对孩子的DNA进行排序。 如果有突变(并且几乎总是存在),Katsanis的团队可以在几个小时内将相同的遗传毛刺插入幼虫斑马鱼中,制作患者的模型。 然后,研究人员使用显微镜观察鱼约五天,观察任何发生的解剖学缺陷。

自2010年以来,杜克团队为20名儿童制作了斑马鱼模型。 Katsanis说,它已经找到了“石头冷的因果关系或非常强大的线索”。 例如,他们与一个女孩一起工作,她的心脏出生在她身体的错误一侧。 研究人员在数以千计的斑马鱼胚胎中复制了他们怀疑导致她综合征的六种基因突变。 然后,他们筛选出那些被驱逐的心脏鱼。 他们还没有完成,但他们已经确定其中一个突变与她的病情有关。

Katsanis说,在未来五年内,研究人员将使用斑马鱼寻找这些罕见疾病的治疗方法。 鱼类非常适合筛选许多分子,以确定有希望用于哺乳动物进一步检测的药物。 研究人员只需将化合物放入水中,鱼就会通过皮肤吸收它。 Zon的哈佛实验室是世界上第一个开发出最初用斑马鱼发现的新药的实验室。 研究人员在短短四个月内尝试了大约2500种不同的分子,其中一种显着增加了动物的血液 - 干细胞数量。 在小鼠细胞中测试药物后,他们在2009年对12名白血病患者进行了临床试验,这些患者的血细胞已从化疗中消失。 这种药物迅速增加了其中10种的血液计数。 从那以后,Zon使用斑马鱼筛查方法找到了一种潜在的黑色素瘤药物,迄今为止他已经在两个人身上进行了测试。

这应该只是斑马鱼管道中急速治疗的开始。 Katsanis说:“更多的实验室正在建造水族馆。”使用斑马鱼的数量正在以超指数的方式上升。

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