利用斑馬魚可以進行哪些方面的藥物研究

利用斑馬魚可以進行哪些方面的藥物研究

斑馬魚（Danio rerio）正在成為研究中非常受歡迎的動物模型。這種選擇有幾個原因，不僅包括其眾多的技術(shù)優(yōu)勢，還包括在遵循3R政策（更換，減少和改進）的情況下減少動物研究的壓力越來越大。這種動物模型變得非常流行的原因之一是，根據(jù)歐洲指令2010/63 / EU，在受精后5天內(nèi)使用斑馬魚（dpf）的測定不被視為體內(nèi)測定。此外，斑馬魚研究的許多優(yōu)點都是合理的，包括它是一種具有成本效益的模型，它可以在24小時內(nèi)使用，妊娠發(fā)生在母親之外，發(fā)展迅速，它與人類具有很高的遺傳同源性（共享高達84%的疾病相關(guān)基因），它適合高通量，并且幼蟲是透明的，能夠看到其器官中的任何影響。

斑馬魚檢測通常分為兩類。這些魚可用于執(zhí)行功效測定，以生成疾病模型和靶標(biāo)驗證目的，并且它們也經(jīng)常用于暴露新開發(fā)藥物的多種毒性。CRISPR等現(xiàn)代基因編輯技術(shù)提供了產(chǎn)生針對特定途徑，疾病和器官的轉(zhuǎn)基因斑馬魚系的可能性。這些先進的分子工具有助于建立可靠且價格合理的測定，以更好地預(yù)測新化學(xué)物質(zhì)的人體功效和毒性。

斑馬魚如何幫助罕見病研究？

斑馬魚篩選：可對斑馬魚進行的檢測和測試

一般毒性檢測

魚胚胎急性毒性測試遵循經(jīng)合組織236指南，是一種快速且廉價的測試，包括死亡率，體細胞形成，心跳或尾巴脫離等終點。

更全面的毒性測試是畸變毒性測定，其中在不同時間點檢查10多個形態(tài)學(xué)終點。

此外，還有生態(tài)毒性測定，如魚胚胎毒性（FET）測試，以進行風(fēng)險評估并確定化學(xué)品對環(huán)境的潛在損害。

特異性毒性檢測

心臟與大腦一起是zui重要的器官，這就是為什么心臟毒性是一個關(guān)鍵的檢查點。斑馬魚的轉(zhuǎn)基因品系顯示出熒光心臟，這是綠色熒光蛋白（GFP）設(shè)計的結(jié)果，專門用于發(fā)光這個重要的器官。這一特征，加上幼蟲早期階段的透明度，使斑馬魚成為預(yù)測新化合物心臟毒性的非常有吸引力的模型。

大腦是脊椎動物發(fā)育過程中至關(guān)重要的另一個主要器官。已經(jīng)觀察到由已知藥物誘導(dǎo)的幼蟲活動模式的改變。這一事實有力地支持使用斑馬魚作為人類神經(jīng)活動和神經(jīng)變性的預(yù)測模型。

肝臟是處理我們的血液并將藥物代謝成無毒且更容易被我們的身體使用的形式的器官。因此，肝毒性是開發(fā)新藥時要記住的關(guān)鍵因素。研究肝臟疾病和肝毒性的常見實驗測定包括分別使用體外和體內(nèi)模型，如肝細胞和大鼠。然而，減少研究中動物數(shù)量的壓力增加，但使用比細胞更復(fù)雜的系統(tǒng)，使斑馬魚模型成為有價值的替代動物模型。

已知包括藥物，肥料和天然污染物在內(nèi)的各種化合物對腎生成和腎功能有重大影響。對腎毒性評估的需求尚未得到滿足，斑馬魚模型提供了闡明這些潛在的人類健康危害的機會。

補充這種有用動物模型的武器的其他毒性測定包括與耳毒性，甲狀腺破壞或免疫毒性一樣重要的測定。這些測定都可以在形狀良好的復(fù)雜脊椎動物模型中進行，同時尊重在生命的zui初五天內(nèi)不被視為體內(nèi)模型的倫理規(guī)則。

功效檢測

成功的臨床候選藥物不僅需要安全，還需要證明是有效的。一旦特定藥物的閾值劑量被證明是安全的，就需要一個疾病模型來觀察候選化合物的治療效果。

靶標(biāo)識別和驗證在藥物發(fā)現(xiàn)的早期階段越來越重要。該過程允許表征感興趣的蛋白質(zhì)或途徑的作用，并提供選擇論據(jù)來定義要篩選的化合物的所需性質(zhì)。

斑馬魚已被提議作為一個很好的模型，可以找到參與特定過程的基因和/或檢查特定過程中所需基因的活性。可以使用不同的策略和工具來解開特定基因的功能。其中，嗎啉（MO）的瞬時抑制是常見的。此外，斑馬魚動物模型允許同時組合不同的MO，以揭示不同基因之間可能的協(xié)同效應(yīng)。用于此目的的另一種zui先進的技術(shù)是使用F0敲除Crispants，允許直接產(chǎn)生母體效應(yīng)表型。

這些工具都是在斑馬魚動物模型中建立模仿人類疾病的功效測定的關(guān)鍵，特別是在腫瘤學(xué)，代謝，心血管，肌肉疾病，罕見疾病和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）領(lǐng)域。其中一些與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的模型和罕見疾病可能包括帕金森氏癥，癲癇，肌萎縮性側(cè)索硬化癥，杜氏肌營養(yǎng)不良癥，Tauopathy，亨廷頓舞蹈癥或Dravet綜合征。但是，還有許多其他治療領(lǐng)域，斑馬魚模型也可能引起人們的興趣，例如傳染病的研究，甚至是化妝品的功效測定。