斑马鱼红系造血缺陷突变体的正向遗传学筛选

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斑马鱼胚胎发育阶段相关基因的挖掘与分析

斑马鱼胚胎发育阶段相关基因的挖掘与分析

斑马鱼胚胎发育阶段相关基因的挖掘与分析近年来,斑马鱼成为一种常用的实验室模式生物,其胚胎发育过程十分规律和可控,是研究发育生物学和基因调控机制的重要模型。

随着基因挖掘技术的不断发展,越来越多的基因与斑马鱼胚胎发育阶段相关性得到了发现。

因此,分析斑马鱼胚胎发育阶段相关基因的功能和调控机制对于揭示生命活动的本质有着至关重要的意义。

一、斑马鱼胚胎发育阶段及其分子机制斑马鱼是一种小型热带鱼类,其胚胎发育阶段可分为十几个时期,分别对应着不同的形态和生理特征。

这些不同的发育阶段均是由基因表达的时空调控所驱动的,特定的基因激活和抑制导致了不同的胚胎形态和器官功能的发生。

在斑马鱼的早期发育过程中,主要涉及到卵母细胞的受精和初胚形成。

此阶段的发育主要由母源性基因调控,如 nop5、dead end、Vasa等。

随着器官的逐渐形成,受精卵将发展成为由脑、眼、肌肉等不同组织构成的多细胞胚胎。

这个过程中涉及到神经、视觉、肌肉等多种发育生物学特征,同时也是多个信号通路的交错调节,如 BMP、Wnt、Notch、Hedgehog等。

在胚胎发育的晚期,涉及到器官的成熟和功能细化等生理特征。

这个过程也是多种生化信号和调节因子交错作用下的结果,其主要涉及到细胞增殖、周期、分化等方面的调控,如 Cyclin D1、Nodal、Sox9等。

以上所述只是基础的胚胎发育阶段及其分子机制,实际上与胚胎发育相关的基因非常多且复杂。

因此,对斑马鱼胚胎发育相关基因的挖掘与分析显得尤为重要。

二、斑马鱼胚胎发育相关基因的挖掘通常,对基因的挖掘可以通过多种方式进行。

例如,可以通过对小分子化学物质的筛选和识别来验证潜在的胚胎发育相关基因,或者采用基于全反式PCR和转录组测序技术的方法进行基因调控因子的预测和鉴定。

另外,通过胚胎发育过程中的突变模式和形态,可获得一些具有生物学意义的候选基因,对其功能的研究也是非常重要的。

目前,已经有大量的胚胎发育相关基因在斑马鱼中被发现并得到了鉴定。

红系祖细胞在造血缺陷斑马鱼体内的移植

红系祖细胞在造血缺陷斑马鱼体内的移植

2019年5月第29卷㊀第5期中国比较医学杂志CHINESE JOURNAL OF COMPARATIVE MEDICINEMay,2019Vol.29㊀No.5李志操,黄波,向文碧,等.红系祖细胞在造血缺陷斑马鱼体内的移植[J].中国比较医学杂志,2019,29(5):84-89.Li ZC,Huang B,Xiang WB,et al.Transplantation of erythroid progenitor cells into hematopoietic deficient zebrafish [J].Chin J Comp Med,2019,29(5):84-89.doi:10.3969/j.issn.1671-7856.2019.05.013[基金项目]黔教研合GZS[2016]02;黔科合J 重大字[2015]2003;筑科合同[2017]5-18号;黔科合平台人才[2017]5611;中国医学科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助(2017PT31042);中国医学科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助(2018PT31048)㊂[作者简介]李志操(1994 ),男,硕士研究生,研究方向:儿童血液系统疾病㊂E-mail:610005374@ [通信作者]何志旭(1967 ),男,博士,教授,研究方向:儿童血液系统和免疫系统疾病㊂E-mail:hzx@舒莉萍(1974 ),女,博士,教授,研究方向:儿童血液系统和免疫系统疾病㊂E-mail:gyslp456@∗共同通信作者红系祖细胞在造血缺陷斑马鱼体内的移植李志操1,2,黄㊀波1,向文碧1,2,孙琮杰1,2,吴西军1,2,周艳华1,2,何志旭2,3∗,舒莉萍1,2∗(1.贵州医科大学细胞工程生物医药技术国家地方联合工程实验室,组织工程与干细胞实验中心,临床医学院儿科学教研室,贵州省再生医学重点实验室,贵阳㊀550004;2.中国医学科学院成体干细胞转化研究重点实验室,贵阳㊀550004;3.遵义医科大学附属医院儿科学教研室,贵州遵义㊀563003)㊀㊀ʌ摘要ɔ㊀目的㊀评估红系祖细胞在先天原始造血缺陷cloche -/-突变体斑马鱼体内的移植效果㊂方法㊀收集绿色荧光标记红系祖细胞的转基因系zTg (gata 1:EGFP )斑马鱼胚胎,制备成单细胞悬液,经流式细胞仪分选出携带绿色荧光的gata 1+细胞,利用显微注射技术将gata 1+细胞移植到42hpf 的cloche -/-突变体斑马鱼心脏中,采用体视荧光显微镜追踪观察移植后的红系祖细胞在cloche -/-突变体斑马鱼中的表达情况㊂结果㊀成功分选出携带绿色荧光的gata 1+细胞,并在移植后2h 可观察到携带绿色荧光的gata 1+细胞逐渐增殖扩散且16h 持续有绿色荧光表达㊂结论㊀红系祖细胞有重建造血的潜力,为进一步研究红系祖细胞移植后的功能鉴定提供实验依据㊂ʌ关键词ɔ㊀红系祖细胞;斑马鱼;移植;cloche -/-突变ʌ中图分类号ɔR-33㊀㊀ʌ文献标识码ɔA㊀㊀ʌ文章编号ɔ1671-7856(2019)05-0084-06Transplantation of erythroid progenitor cells into hematopoieticdeficient zebrafishLI Zhicao 1,2,HUANG Bo 1,XIANG Wenbi 1,2,SUN Congjie 1,2,WU Xijun 1,2,ZHOU Yanhua 1,2,HE Zhixu 2,3∗,SHU Liping 1,2∗(1.National &Guizhou Joint Engineering Laboratory for Cell Engineering and Biomedicine Technique;Center for Tissue Engineering and Stem Cell Research;Department of Pediatrics,Clinical Medical College;Guizhou Province Key Laboratory for Regenerative Medicine,Guizhou Medical University,Guiyang 550004,China.2.Key Laboratory of Adult Stem Cell Translational Research,Chinese Academy of Medical Sciences,Guiyang 550004.3.Department of Pediatrics,Affiliated Hospital of Zunyi Medical University,Zunyi 563003)㊀㊀ʌAbstract ɔ㊀Objective ㊀To evaluate the transplantation effect of erythroid progenitor cells in cloche -/-mutantzebrafish with congenital primary hematopoietic deficiency.Methods ㊀The embryos of zebrafish zTg (gata 1:EGFP )werecollected and prepared into a single cell suspension.The gata 1+cells carrying green fluorescence were separated by flow cytometry and transplanted into the hearts of 42hpf cloche -/-mutant zebrafish by microinjection.The expression of erythroidprogenitor cells in cloche-/-mutant zebrafish was examined by stereo fluorescence microscopy.Results㊀gata1+cells with green fluorescence were successfully selected.The proliferation of gata1+cells with green fluorescence was observed at2h after transplantation,and16h of continuous green fluorescence expression was observed.Conclusions㊀Erythroid progenitor cells have a potential to reconstruct hematopoiesis and provide an experimental basis for the further study of the functional identification of erythroid progenitor cells after transplantation.ʌKeywordsɔ㊀erythroid progenitor cells;zebrafish;transplantation;cloche-/-mutant㊀㊀红细胞数量减少是引起贫血的一个主要原因,目前最有效㊁最直接的治疗手段是输注红细胞,但每次输注的量大且存在血污染㊁酸中毒和过敏反应等风险[1-2]㊂红细胞的生成除了需要造血原料外,调节因子的参与也是其中必要一环,而gata1(globin transcription factor1)作为一个重要的红系转录因子[3],主要参与红细胞的形成㊁增殖和成熟,对正常造血起着至关重要的作用,是红细胞生成的重要调控因子且在一定程度上参与造血发育过程[4-5]㊂目前主要利用小鼠进行造血发育的研究,但是发育慢㊁成本高㊁且不便于观察,使其在研究过程中有一定的局限性㊂近年来,斑马鱼作为一个出色的探索造血发育疾病的模式生物越来越受广大科研工作者的喜爱[6],利用斑马鱼模型具有体型小㊁体外受精㊁繁殖力强㊁且胚胎发育早期透明易于观察和操作㊁发育周期短㊁成本低㊁与人类基因组高度保守等特点[7-8],使得斑马鱼在造血发育研究方面拥有其它实验动物所不具备的天然优势㊂cloche对斑马鱼成体成血管干细胞的产生和维持有很大的作用[9-10],cloche-/-突变体斑马鱼的特征体是在血液和内皮细胞的发育都有缺陷[11],心脏因为缺乏内皮细胞层而被扩大,并呈钟形[12],故本实验拟利用对先天性原始造血缺cloche-/-突变体斑马鱼进行心包腔内直接注射纯化的gata1+红系祖细胞,为进一步研究红系祖细胞移植后的功能鉴定提供实验依据㊂1㊀材料和方法1.1㊀实验动物品系:cloche突变体斑马鱼系㊁zTg(gata1: EGFP)原始红系造血的转基因斑马鱼系(原由中国科学院健康研究所刘廷析和邓敏研究员馈赠)以及Tubingen野生型斑马鱼,均本实验室繁殖;养殖于(28ʃ1)ħ水循环系统中,每日光照/黑暗时间比为12/12h;胚胎收集后加入含有0.003%的2-苯硫脲的胚胎培养液(eggwater)置于28ħ生化培养箱中培养㊂实验过程中遵循实验动物使用的3R原则㊂1.2㊀主要试剂与仪器斑马鱼循环养殖系统(中国北京爱生科技发展有限公司);体视显微镜(日本Nikon公司);生化培养箱(中国科迈公司);流式细胞分析仪(美国Beckman FC500);显微注射仪(美国Harvard公司);拉针仪(日本Narishige公司);琼脂糖(西班牙Biowest);2-苯硫脲(美国Sigma公司)㊂1.3㊀实验方法1.3.1㊀收集胚胎及观察荧光将雄鱼和雌鱼按1ʒ1或2ʒ1的比例放入交配缸内用隔板隔开,次日光照10min后拔板,0.5h后收集胚胎并清洗掉杂质,加入胚胎培养液放置于28ħ生化培养箱中培养,每8h更换一次新的胚胎培养液,用体视荧光显微镜观察各个时间点的荧光表达情况㊂1.3.2㊀流式细胞术分选gata1+细胞取500枚22hpf的zTg(gata1:EGFP)胚胎,去卵膜后用手术刀片将尾部血岛(posterior blood island,PBI)区切下置于EP管中,用1ˑPBS快洗三次,研磨棒搅碎,用PBS液冲入平皿,用胰酶消化30 ~40min,消化成单个细胞悬液,再加1mL FBS终止消化,离心后去一半上清,将剩余液体用尼龙滤网过滤,细胞悬液离心,弃上清,加PBS清洗细胞悬液,离心,弃上清,加PBS重悬沉淀上机分选㊂收集gata1+细胞;以相同的方法处理Tubingen野生型斑马鱼作为对照组㊂1.3.3㊀gata1+细胞移植及移植后细胞的存活㊁分布情况观察将100枚42hpf的choche-/-突变体斑马鱼胚胎去卵膜后放置于含0.1mg/mL三卡因(tricaine)麻醉剂的胚胎培养液中,在显微镜下按顺序将胚胎固定在显微注射板上,并用拨针拨动胚胎使心脏朝注射针方向上扬约45ʎ,有利于注射针的推进和抽出并注意保持胚胎湿润,以约200个/尾的细胞数量通过显微注射入cloche-/-突变体斑马鱼心脏内㊂将注射后的斑马鱼胚胎移入不含麻醉剂的胚胎培养液中并放入生化培养箱中,于移植后0,2,4,16h 观察斑马鱼体内的绿色荧光细胞存活㊁分布情况㊂2㊀结果2.1㊀连续观察转基因斑马鱼系zTg (gata 1:EGFP )的荧光表达情况注:A ~J:分别为各个不同时相胚胎的明场和荧光㊂蓝色箭头:ICM 区;黄色箭头:头部㊂图1㊀转基因斑马鱼系z Tg (gata 1:EGFP )的荧光表达情况Note.A-J,the bright field and fluorescence photos of different phase embryos.Blue arrows indicate the ICM region;Yellow arrows indicate the head of zebrafish embryos.Figure 1㊀Fluorescence expression of transgene zebrafish zTg (gata 1:EGFP )通过图1可以看到在12hpf 携带绿色荧光蛋白的gata 1+细胞在头部(黄色箭头所示)和中间细胞群(intermediate cell mass,ICM)(蓝色箭头所示)开始表达,随后14~18hpf 在头部和ICM 区逐渐增多(如图1ABCD 所示),在22hpf 时头部和后部ICM 区的gata 1+细胞达到高峰(图1E 所示),随后在24~48hpf 头部和ICM 区的细胞逐渐减少(图FGHIJ)所示,追踪观察结果如图1所示㊂2.2㊀gata 1+细胞的流式分选结果如上所述,根据zTg (gata 1:EGFP )在斑马鱼中的荧光表达情况,显示在22hpf 的时候gata 1+细胞的表达是最强的,本课题采用了WT 进行对照(图2A㊁2B 所示),确定R2区域的细胞为gata 1+细胞(图2D 所示),结果如图2所示㊂注:A:野生型斑马鱼细胞基本信号分布;B:野生型斑马鱼细胞荧光信号分布;C:zTg(gata1:EGFP)转基因斑马鱼细胞基本信号分布;D:zTg (gata1:EGFP)转基因斑马鱼细胞荧光信号分布㊂R1:细胞信号;R2:绿色荧光单阳性细胞;R3:间隔区;R4:绿色和红色荧光双阳性细胞;R5:红色荧光单阳性细胞㊂图2㊀gata1+细胞经流式分选结果Note.A,Distribution of cellular basic signals in wild-type zebrafish.B,Distribution of cellular fluorescence signals in wild-type zebrafish.C,Distribution of cellular basic signals in zTg(gata1:EGFP)zebrafish.D:Distribution of cellular fluorescence signals in zTg(gata1:EGFP)zebrafish.R1,cellular signal; R2,green fluorescent single positive cells;R3,interval area;R4,green and red fluorescent double positive cells;R5,red fluorescent single positive cells.Figure2㊀Sorting results of gata1+cells by FACS analyses2.3㊀移植gata1+细胞到cloche-/-突变体斑马鱼心脏后的效果评估如图3所示,观察到gata1+细胞在cloche-/-突变体心脏内增殖,图A是一个胚胎注射的示意图,绿色箭头指的是注射时的进针角度,蓝色箭头指的是注射的部位,图B左边图示指的是WT野生型斑马鱼,右图指的是cloche-/-突变体的斑马鱼,通过右图的黄色箭头可以明显的发现cloche-/-突变体的心脏是增大的,C㊁D㊁E㊁F分别是移植后通过显微镜追踪观察移植后红系祖细胞在cloche-/-突变体心脏增殖的结果(红色箭头)㊂3㊀讨论贫血是临床上比较常见的一种疾病,由外周血红细胞容量低于正常下限所导致,主要表现为头晕㊁心跳加快和面色苍白等症状,其病因主要包括红细胞生成减少㊁破坏过多以及大量失血[13-14]㊂输血是目前最有效地治疗方法之一,但输血存在诸多不利于患者的并发症且输血治疗是个长期过程对红细胞的需求量大[15]㊂因此本课题从此角度出发,注:A:显微注射示意图;B:42hpf野生型斑马鱼和cloche-/-突变体斑马鱼;C:注射gata1+细胞0h cloche-/-突变体斑马鱼(42hpf)的明场及其荧光表达情况;D:注射gata1+细胞2h后cloche-/-突变体斑马鱼(44hpf)的明场及其荧光表达情况;E:注射gata1+细胞4h后cloche-/-突变体斑马鱼(46hpf)的明场及其荧光表达情况;F:注射gata1+细胞16h后cloche-/-突变体斑马鱼(58hpf)的明场及其荧光表达情况㊂蓝色箭头:显微注射部位;绿色箭头:显微注射角度;黄色箭头:cloche-/-突变体斑马鱼心包变化情况:红色箭头:红系组细胞增殖情况㊂图3㊀cloche-/-突变体中gata1+细胞移植后表达情况Note.A,Schematic illustration of the microinjection.B,Wild-type zebrafish and cloche-/-mutant zebrafish at42hpf.C,Expression of gata1+cells in cloche-/-mutant zebrafish after0hour of gata1+cells injection(42hpf)under bright and fluorescent fields.D,Expression of gata1+cells in cloche-/-mutant zebrafish after2hours of gata1+cells injection(44hpf)under bright and fluorescent fields.E,Expression of gata1+cells in cloche-/-mutant zebrafish after4hours of gata1+cells injection(46hpf)under bright and fluorescent fields.F,Expression of gata1+cells in cloche-/-mutant zebrafish after16hours of gata1+cells injection(58hpf)under bright and fluorescent fields.Blue arrow indicates the site of microinjection;Green arrow indicates the angle of microinjection;Yellow arrows indicate the change in pericardium of cloche-/-mutant zebrafish;Red arrows indicate the proliferation of erythroid progenitor cells.Figure3㊀Expression of gata1+cells in cloche-/-mutants after transplantation设想通过移植红系祖细胞的方式来促进自身红细胞的生成以减少外源性红细胞的输注和并发症的风险㊂gata1是具有两个锌指结构域的关键红系转录因子,通过与多种转录因子结合协同发挥作用,是红细胞发育过程中的必不可少调控因子[16-18],它的缺失可引起严重贫血,胚胎干细胞也只能发育至原始红细胞阶段均不能发育成熟且发生凋亡,当gata1功能恢复后贫血情况可以得到改善且造血发育系统也得以恢复正常[19-21]㊂斑马鱼中与红系造血相关的转基因系zTg (gata1:EGFP)斑马鱼系已经建立,由gata1驱动绿色荧光蛋白,表达于在5体节期后部侧板中胚层(posterior paraxial mesoderm,PLM)区,到12体节期gata1+细胞向内侧迁移,随后细胞逐渐增多,形成ICM区㊂近年来,斑马鱼逐渐成为造血发育研究实验动物模型中的新宠,在其体内的移植研究也成为各研究领域的热点,如原肾注射,腹侧缘注射,但这些移植方法很难准确定位且易导致大量出血和胚胎存活率低㊂研究显示cloche基因在斑马鱼早期血细胞的形成和血管内皮分化的过程当中是很重要的一个调控转录因子,当发生cloche-/-突变的时候,cloche-/-突变体斑马鱼可以表现为先天性原始造血的缺陷,由于内皮细胞的分化受影响所以心脏内膜缺损导致心房增大,24hpf可以看到心脏搏动,但是体内未见血液循环㊂由于cloche-/-突变体斑马鱼心脏明显增大且能在无血液循环的条件下存活,是一个很好的造血移植研究模型㊂故本实验将纯化后的gata1+细胞通过显微注射的方法移植入cloche-/-突变体斑马鱼的心腔中,看是否能重建造血㊂cloche-/-突变体由于先天性原始造血缺陷,在图3A 中可以看到cloche-/-突变体斑马鱼其体内没有血液循环,心内膜的缺损可以看到心房异常扩大㊂通过移植后20min使用荧光显微镜观察并间隔拍摄,在心脏处可以看到gata1+细胞表达(图3C所示),随后每隔两小时观察一次,图3D㊁3E可看到心脏处的gata1+细胞逐渐增多并且逐渐在心脏内循环(如图3E所示),在注射16h后可能由于细胞迁移导致解聚以致视野中观察到绿色荧光减弱(如图3F所示),但是仍然可以看到心脏内增殖的gata1+细胞,对红系祖细胞移植后功能的进一步研究具有重大意义㊂在斑马鱼体内细胞移植实验的建立,由于斑马鱼体外受精㊁胚体发育早期透明易于观察,发育迅速等特点能够在显微镜下观察并了解所涉及的生物学机制,为细胞移植后疾病的研究提供可能解决这些问题的实验基础㊂参考文献:[1]㊀Hannedouche T,Fouque D,Joly D.Metabolic complications inchronic kidney disease:hyperphosphatemia,hyperkalemia andanemia[J].Nephrol Ther,2018,14(6):17-25. [2]㊀Bilong Y,Dubert M,Koki G,et al.Sickle cell retinopathy andother chronic complications of sickle cell anemia:A clinicalstudy of84Sub-Saharan African cases(Cameroon)[J].J FrOphtalmol,2018,41(1):50-56.[3]㊀Dalby A,Ballester-Beltran J,Lincetto C,et al.Transcriptionfactor levels after forward programming of human pluripotent stemcells with GATA1,FLI1,and TAL1determine megakaryocyteversus erythroid cell fate decision[J].Stem Cell Reports,2018,11(6):1462-1478.[4]㊀Ling T,Crispino JD,Zingariello M,et al.GATA1insufficienciesin primary myelofibrosis and other hematopoietic disorders:consequences for therapy[J].Expert Rev Hematol,2018,11(3):169-184.[5]㊀Tanimura N,Miller E,Igarashi K,et al.Mechanism governingheme synthesis reveals a GATA factor/heme circuit that controlsdifferentiation[J].EMBO Rep,2016,17(2):249-265.[6]㊀Kafina MD,Paw ing the zebrafish as an approach toexamine the mechanisms of vertebrate erythropoiesis[J].Methods Mol Biol,2018,1698:11-36.[7]㊀Shu LP,Zhou ZW,Zhou T,et al.Ectopic expression of Hoxb4ain hemangioblasts promotes hematopoietic development in earlyembryogenesis of zebrafish[J].Clin Exp Pharmacol Physiol,2015,42(12):1275-1286.[8]㊀刘丰,黄慧敏,王志华,等.利用吗啉代寡核苷酸技术下调早期斑马鱼胚胎lmna基因的初步研究[J].中国比较医学杂志,2016,26(8):85-90.[9]㊀Rossmann MP,Zhou Y,Zon LI.Development:For cloche theBell Tolls[J].Curr Biol,2016,26(19):890-892. 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发文章斑马鱼动物伦理材料

发文章斑马鱼动物伦理材料

发文章斑马鱼动物伦理材料斑马鱼作为一种新兴的重要模式动物之一,体外受精、胚胎透明,因此可在显微镜下直接观察发育过程及检测药物引起的内脏组织变化,在生命科学领域中应用前景十分广阔。

斑马鱼体型小,适合高通量研究,还具有生长繁殖周期短及其与人类高度相似的基因组等优点,已经广泛用于人类疾病模型的建立、新药研发和药物的筛选,此外,斑马鱼还被应用于毒理学、发育生物学和遗传学等的研究。

因为斑马鱼对污染物反应灵敏,现已用于监测环境污染物及污水检测。

本文主要从几个方面对斑马鱼的研究进展进行了整理和归纳。

关键字:斑马鱼模式动物科学研究发育感染药物又名蓝条鱼、花条鱼、蓝斑马鱼、印度鱼、印度斑马鱼,产于孟加拉、印度东部、巴基斯坦、缅甸、尼泊尔等地,是一种常见的热带淡水硬骨鱼。

属辐鳍鱼纲鲤科。

斑马鱼身体细长,呈纺锤形,成鱼体长约4-6cm,因全身布满深蓝色条纹似斑马样而得名。

斑马鱼雌雄鉴别容易,雄鱼体型细长,颜色偏黄,条纹较为显著,纵纹为柠檬色;雌鱼身体肥胖,颜色较淡,纵纹呈蓝色加银灰色,在性成熟后腹部肥大。

雌鱼每次可产卵300多枚,鱼卵易收集,其胚胎透明,繁殖能力强且生长发育速度快,对饲养要求低,可高密度饲养,与其他实验动物相比有很大优势,是一种非常受欢迎的实验动物模型。

近三十年来,已有约20个斑马鱼品系的基因数据库资料,全球已有超过1500个斑马鱼实验室,而我国也有超过250个实验室利用斑马鱼开展相关研究。

英国桑格研究所(Trust Sanger Institute)于2013年完成了斑马鱼的参考基因组,研究人员在此基础上比较了斑马鱼与人类基因组的异同,并进行了系统性的全基因组分析.在此综合近几十年的研究,在胚胎及遗传发育学、基因组学、药物筛选、疾病模型的建立等方向探讨斑马鱼的研究成果及进展。

1.胚胎及遗传生物学方向斑马鱼的发育分为6个阶段:卵裂期,囊胚期,原肠胚期、分裂期、成形期和孵化期。

斑马鱼属于体外受精动物,胚胎在体外发育且胚胎透明,发育过程可以直接连续的观察,是研究胚胎发育和遗传生物学的理想模式,解决了小鼠胚胎期变化不易观察的自身缺陷。

2021正向遗传筛选斑马鱼肝脏、肠和胆囊发育缺陷突变体范文1

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2021正向遗传筛选斑马鱼肝脏、肠和胆囊发育缺陷突变体范文 肝脏、胆囊、肠等是重要的消化器官,在食物消化、贮存、营养吸收、排泄和内分泌等方面都有着重要的作用[1].斑马鱼是常用的脊椎模式动物,它的消化器官组成结构和发育分子机制类似于哺乳动物[2].斑马鱼具有体外发育、胚胎透明、胚胎发育周期短、产卵量大等优点,突显其在遗传学研究上的优势,也使得斑马鱼成为目前唯一适合于大规模遗传筛选的脊椎模式动物[3].构建斑马鱼消化器官发育缺陷突变体有助于研究消化器官发育的分子机制,并可能用于人类相关先天性疾病的研究。

本课题通过在斑马鱼中进行无基因差别的正向遗传筛选,获得不同消化器官发育缺陷的突变体,为后续消化器官发育分子机制的研究奠定基础。

1材料与方法 1.1 材料 1. 1. 1 实验动物1突变体遗传诱变及传代。

1.1. 2 实验试剂多聚甲醛、氯化钾、磷酸氢二钠、氯化钠、磷酸二氢钾、柠檬酸钠、氯化镁、柠檬酸、去离子甲酰胺(上海生工生物工程股份有限公司) ; PTU ( 1-phenyl-2-thiourea )、 ENU ( N-ethyl-N-nitrosourea )、 Tris( pH 9. 5)、蛋白酶 K、BSA、NBT( nitrotetrazolium bluechloride )、BCIP ( 5-bromo-4-chloro-3-indolyl phos-phate)、肝素、tRNA( Sigma) ; BES-H2O2-Ac 过氧化氢荧光染料(日本和光纯药工业株式会社) . 1.1. 3 实验器材斑马鱼养殖系统(北京爱生科技发展有限公司) ; 荧光体视显微镜( Zeiss SteREO DiscoveryV20 ) ; 全自动荧光正置显微镜( Zeiss AxiolmageZ2) ; 移液器( Gilson 10 μL、20 μL、100 μL、200 μL、1 mL) ; 恒温培养箱( MemmentINE800) ; 盘旋混合仪(江苏海门市其林贝尔仪器制造有限公司 KB-3-D) ;分子杂交箱( UVP HL-2000 hybrilinker hybridizationOven / UV cross linker) ; pH 计及精密电子天平( Mett-ler Toledo) ; 圆周式摇床( GFL 3005 型) ; 24 孔细胞培养皿( Costar) .1.2 方法 1.2. 1 胚胎收集及处理斑马鱼交配产生的受精卵收集于 0. 03% 的海盐水中,并于28℃恒温箱饲养。

斑马鱼髓系造血细胞缺陷突变体的大规模遗传筛选

斑马鱼髓系造血细胞缺陷突变体的大规模遗传筛选

斑马鱼髓系造血细胞缺陷突变体的大规模遗传筛选戴朝霞;马宁;陈小辉;马品芸;罗伟豪;赵颖;樊淑;黄红辉;温子龙;张文清;颜广;陈英华;刘伟;霍中军;温宗华;刘靖;王鹍;黄志斌【期刊名称】《南方医科大学学报》【年(卷),期】2010(030)006【摘要】目的通过大规模化学遗传学方法筛选斑马鱼髓系造血缺陷突变体.方法利用化学诱变剂乙基亚硝基脲(ENU)将雄鱼精原母细胞诱变,通过与AB野生型雌性斑马鱼交配产生F1代,源自不同founder(FO)的F1代同胞之间交配产生F2家族,F3代来F2家族同胞内交配,并分别以中性红和苏丹黑B染色筛选巨噬细胞和粒细胞缺陷突变体.结果我们筛选了350个F2家族,共1424对鱼.初步筛选到6个斑马鱼髓系造血系统的突变体,其中3个突变体为中性红染色异常,另3个突变体为苏丹黑染色异常,表明以上突变体可能存在巨噬细胞或粒细胞的发育障碍.结论 ENU化学诱变和中性红及苏丹黑B染色筛选斑马鱼髓系造血缺陷突变体是简单、价廉、有效的化学遗传学方法.通过保留突变体对后代进行进一步的研究分析,有望鉴定和克隆影响斑马鱼髓系造血新的基因或已知基因的新的调控途径.【总页数】4页(P1230-1233)【作者】戴朝霞;马宁;陈小辉;马品芸;罗伟豪;赵颖;樊淑;黄红辉;温子龙;张文清;颜广;陈英华;刘伟;霍中军;温宗华;刘靖;王鹍;黄志斌【作者单位】南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,医学遗传学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,医学遗传学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,医学遗传学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,医学遗传学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,医学遗传学教研室,广东,广州,510515;香港科技大学生化系,香港;南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,组织胚胎学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,病理学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学基础医学院,细胞生物学教研室,广东,广州,510515【正文语种】中文【中图分类】R-33;R329.21;R394.2【相关文献】1.斑马鱼长时记忆缺陷突变体的筛选 [J], 李心乐;孙磊;何宁宁;张华锋;陈冬艳2.一种斑马鱼原始造血髓系细胞突变体的研究 [J], 颜广;孟萍;许孟畅;温子龙;张文清;刘伟;戴朝霞;王鹍n;刘靖;赵灵凤;黄志斌;陈小辉;马宁3.斑马鱼红系造血缺陷突变体的正向遗传学筛选 [J], 霍中军;陈小辉;刘伟;马品芸;罗伟豪;赵颖;樊淑;赵嘉佳;黄红辉;温子龙;张文清;温宗华;刘靖;王鹍n;黄志斌;戴朝霞;马宁;颜广;陈英华4.斑马鱼消化器官发育缺陷突变体的遗传筛选 [J], 黄超;张冲;蒋发明;王飞;阮华;黄红辉5.农杆菌介导的芒果胶孢炭疽菌遗传转化及致病性缺陷突变体的筛选 [J], 毕方铖;戴宏芬;孟祥春因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

一种转基因斑马鱼在制备特异标记原始红系造血过程的动物模型中的应用[发明专利]

一种转基因斑马鱼在制备特异标记原始红系造血过程的动物模型中的应用[发明专利]

专利名称:一种转基因斑马鱼在制备特异标记原始红系造血过程的动物模型中的应用
专利类型:发明专利
发明人:马宁,卢荆澳,黄春燕,林芷茵,彭昱轩,唐政,林宇
申请号:CN202111355654.2
申请日:20211116
公开号:CN114350705A
公开日:
20220415
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种转基因斑马鱼在制备特异标记原始红系造血过程的动物模型中的应用。

本发明发现斑马鱼cd99l2基因具有与斑马鱼原始红系造血相一致的时空表达谱,仅在斑马鱼原始造血阶段的红细胞中高表达。

本发明通过构建Tg(cd99l2‑4.7kpromotereGFP)转基因斑马鱼进一步发现,利用cd99l2作为标记时标记的细胞类型为未成熟的红系前体细胞,且不影响红细胞生成。

因此,可将该转基因斑马鱼用于制备特异标记原始红系造血过程的动物模型,用于研究原始造血过程以及原始红细胞发育过程,还可用于制备用于筛选治疗红细胞增多或者减少性疾病药物的模型。

申请人:南方医科大学
地址:510515 广东省广州市白云区沙太南路1023号-1063号
国籍:CN
代理机构:广州粤高专利商标代理有限公司
代理人:赵崇杨
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斑马鱼红系造血缺陷突变体的正向遗传学筛选

斑马鱼红系造血缺陷突变体的正向遗传学筛选
1 材料和方法 1.1 材料
斑马鱼全套养殖系统购自北京爱生公司;诱变剂 ENU 由香港科技大学温子龙实验室惠赠;RNA 抽提 所 用 的 Trizol 购 自 TAKARA;YEAST EXTRACT 和 TRYPTONE 购自维佳生物公司;RT-PCR 所用的 βe1 引物由北京英骏公司合成; 两步法 RT 和 PCR 试剂 盒购置 Invitrogen 公 司 ; 地 高 辛 标 记 的 anti-DIG Ab 购自 Roche 公司;pGEM-T 载 体 购 自 Promega 公 司 ; 质粒提取试剂盒和酶切试剂盒购自天根公司; Proteinase K 购 自 FINNZYMES 公 司 ; 显 色 剂 NBT/BCIP 购自 Sigma 公司;固定剂 PFA 购自吉泰生 物公司;tRNA 和 heparin 购自 Sigma 公司;奥林巴斯 正置、倒置显微镜、体视显微镜等。 1.2 方法 1.2.1 斑马鱼亲代的诱变及传代 选取 40 条 状 态 好 , 体形标准,胚胎受精率 100%的雄鱼进行 ENU 诱变: 首 先 将 40 条 雄 鱼 分 成 4 组 , 每 组 10 条 。 将 100 mmol/L ENU 储液从-20 ℃冰箱拿出放在通风橱中, 室温溶解。 同时放置 ENU 失活液体在通风橱中,提
Abstract: Objective To screen and identify zebrafish mutants with erythropoiesis defects by N-ethyl-N-nitrosourea (ENU) mutagenesis and large-scale forward genetic screening using βe1 as the marker. Methods The chemical mutagen ENU was used to treat healthy wild-type male fish (AB strain, F0). The surviving ENU-treated fish were mated with wild-type female fish to generate F1, and further F2 family was generated by F1 family intercross. The adult F2 fish were intercrossed within each F2 family and the resulting F3 embryos from each crossing were subjected to whole mount in situ hybridization (WISH) with the βe1 probe. Mutagenesis was performed by treating the male zebrafish with ENU to induce mutations in pre-meiotic germ cells to generate the founders, which were outcrossed to obtained the F1 fish. The F1 fish from different founders were mated to generate the F2 families. F3 embryos from the sibling cross in the F2 family were examined by whole mount in situ hybridization using βe1-globin probe. The putative mutants were then characterized with different hematopoiesis markers. Results and Conclusion We identified 4 βe1-deficient mutants with erythropoiesis defects, including two with specific erythiod lineage defects and two with concurrent lymphopoiesis defects. Key words: zebrafish; erythropoiesis; forward genetic screen; βe1-globin

斑马鱼血管发育

斑马鱼血管发育
斑马鱼
• 斑马鱼,人类疾病研究的理想模式动物
• The Vascular Anatomy of the Developing Zebrafish
• 旋转培养
斑马鱼作模式生物的特点:
1、斑马鱼的基因与人类基因高度的相似性 2、发育周期短,体型小,发育条件易控制 3、繁殖能力强,易于饲养,胚胎透明,易于观察 4、有数以千计的胚胎突变体,是研究胚胎发育分子 机制的优良资源
运用斑马鱼研究人类疾病的方法:
1、建立疾病模型——正向遗传法和反向遗传法 反向遗传法是从基因入手,研究斑马鱼体内与人类疾病 相关基因的同源基因,通过显微注射反义探针等方法诱变该 基因,并研究其突变体表型与人类疾病症状的相似性。 正向遗传法开始于表型筛选,通过非特异性诱变的方法 得到大量的突变体,研究出现特定表型的突变基因,分析该 基因的序列、蛋白产物及其功能。 2、利用疾病模型进行机制研究 3、药物筛选

• • • •
AA3~AA6→ALB AA3~AA5 →ABA,ABF ABA←AA4 →ABF AA1 →HVs →HV → VA →HVs →AA1,ORA,AA3背 →AA4,AA5,AA6腹 →为鳃和心脏腹侧供血
• PHBCs,DLAVs → BA→ • PHs → PCeV • 血管(BA分支)→head →DLAV • 头部毛细血管
1.5dpf
• SeV,SeA→DLAVs
• AA2开始出现 • CaDI,PCS汇合延伸形成BA,BA向尾部延伸,接 近延髓;BA,PHBC间形成毛细血管相连,BA未与 躯干连接 • PCS →MtA →MtA,MCeV • MsV开始发育
• PICA →OA →OV →PHBC • PICA →PPrA →PPrA’ →ACeVs →从CrDI分离→通 过CMV与AMCtA,PLA相连 • PICA →CrDI →PLA →PLAJ →PLA’ • PMsA →PMBC • CrDI →NCA →下一阶段DCV →PMBC

斑马鱼在生命科学研究领域中的应用

斑马鱼在生命科学研究领域中的应用
℃ , 卵 时 间可 以通过 控 制 雌雄 鱼 的接 触 或调 控 光 周 其产 期 来控 制 , 成鱼 常年 产卵 并且 产 卵 量 大 , 周可 产 卵 20 每 0

病 的部分 未知 病 因 。 脊 椎动 物发 育 模 式 的相 似 性 提 示 着 斑 马 鱼 可 以 作 为 人类发 育研 究 的 良好 模 型 。其受 精 卵 在 2 2 8~ 9℃ 培养 条件 下约 4 i 完成 第 一次 有 丝分 裂 , 后 每间 隔 0r n a 之 1 i 5mn左右 分裂 1 ; 后 , 主要 的组 织器 官原基 已 次 2 h 其 4
目前 , 脊椎 模式 动物 的研究 已经 在遗传 生 物学 、 无 发 育 生物学 及相 关领 域 取得 了极 大 的进 展 , 获得 了很 多 并 研究 成果 , 由于无脊椎 动物 与脊 椎 动物在胚 胎 结构 、 但 胚
后大规模基因筛选 , 增加了基 因组来源。其神经中 枢 系统 、 血液 、 视觉 系统 以及 内脏 器官 与人 类相 应 系统有
许多共 同点 。斑 马 鱼 已经 成为 研究 造血 系统发 育 的最佳
胎发育过程中的形态发生以及器官形成等方面都存在较 大的差异, 而且其 中的有些特征是无脊椎动物模型所不
具有 的 。斑 马鱼作 为 一种 新 型 的脊 椎 模 式 动 物 , 究 脊 研 椎 动物 发育机 制 、 突变 和疾 病 , 遗传 尤其 是可 以进行 大规 模 的正 向基 因饱 和突 变 与筛 选 , 些 特 鱼在发育遗传 学、 人类疾病模型及新药筛选、 环境毒理 学等方面的研 究应 用进展。
文章 编 号 :0 1 5 12 1) 3— 18— 3 10 ~88 (02 0 00 0
关键词 : 斑马鱼 ; 模式动物 ; 发育遗传 学; 环境毒理学

斑马鱼在发育生物学中的研究进展

斑马鱼在发育生物学中的研究进展

斑马鱼在发育生物学中的研究进展斑马鱼(Danio rerio)是一种常见的小型热带淡水鱼类,也是一种重要的生物模型,因为它们易于繁殖和维护,具有透明胚胎,容易观察和操纵发育过程的特点。

在过去的几十年里,许多生物学家使用斑马鱼进行发育生物学研究,探寻分子机制、细胞过程、组织发生、器官形成和行为等方面的问题。

本文将介绍斑马鱼在发育生物学中的研究进展及其应用。

1. 斑马鱼的发育过程斑马鱼的发育过程可分为四个主要阶段:受精、分裂、胚胎发育和幼鱼期。

受精后,卵细胞形成受精卵,随后通过有丝分裂发育成为多个细胞,其中包括前期胚胎、球胚和盘胚。

在这些早期阶段,斑马鱼的胚胎透明,发育过程可以通过显微镜直接观察。

在幼鱼期,斑马鱼游泳、摄食和生长,逐渐成为成年鱼。

2. 斑马鱼的发育成因对于斑马鱼的发育成因的研究可以通过突变体筛选、遗传分析、基因克隆等方法进行。

许多突变体显示了不同的发育缺陷,例如胃肠道畸形、神经系统缺陷、鳍/肢体畸形等。

通过对这些突变体的遗传分析和基因克隆,科学家发现了很多与斑马鱼发育相关的基因,如sonic hedgehog、hox等。

另外,近年来,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,科学家可以精确地改变斑马鱼基因组中的某些位点,以研究特定基因功能或疾病模型等方面的问题。

这种方法加速了斑马鱼发育生物学的研究和应用。

3. 斑马鱼的组织和器官形成斑马鱼的器官发生过程是发育生物学的热点研究之一。

在胚胎发育过程中,骨骼、肌肉、心脏、肝脏、胰腺等组织和器官的形成令人印象深刻。

例如,斑马鱼心脏的发育非常相似于人类的心脏发育过程。

斑马鱼心脏发育的详细解剖和功能特征使得我们可以更好地理解人类心脏疾病,包括先天性心脏缺陷和心肌病等。

在肌肉结构和功能方面,斑马鱼是一种适应游泳的生物模型。

它们的鱼体非常透明,我们可以观察和操纵它们的鱼肌和鱼晶体肌的发育和生理功能。

研究斑马鱼肌肉发育和运动调节机制有助于解决人类运动性疾病诊断和治疗的问题。

斑马鱼研究报告

斑马鱼研究报告

斑马鱼研究报告(Zebrafish,Danio rerio)目录一﹑斑马鱼二﹑斑马鱼基因与人类极为相似三﹑利用斑马鱼作为模式动物四﹑斑马鱼的心生五﹑突变斑马鱼及转基因斑马鱼表現类似人类疾病六﹑斑马鱼胚胎研究七﹑研究者在活的斑马鱼身上直接观看器官的发育与病变八﹑解开人与体內活菌共生秘密九﹑斑马鱼胚胎基因有助研究癌症、阿滋海默和帕金森症十﹑视网膜有自我修复潜能十一﹑培育变种斑马鱼可望用于人脸整型十二﹑基因決定人类肤色十三﹑斑马鱼的运动情形肌肉的发育及肌肉与运动神经的调控机制十四﹑细胞如何储存脂肪有助減肥新疗法十五﹑类固醇荷尔蒙的功能与调控十六﹑中神经细胞形成之分子调控机制十七﹑斑马鱼基因调控网路十八﹑干扰斑马鱼基因的技术十九﹑培育环保转基因斑马鱼二十﹑改造斑马鱼基因來试水质二十一﹑利用斑马鱼作为人类疾病模型及药物节选二十二﹑药物节选二十三﹑抗癌药物节选斑马鱼原产于东印度恒河流域,亦分布于巴基斯坦、尼泊尔、缅甸。

斑马鱼成鱼体长约4~5公分,体呈纺锤形,稍侧扁。

体侧从头至尾布满多条蓝色条纹,酷似斑马,故得名斑马鱼。

1.斑马鱼是研究发育生物学的新兴模式动物。

2.斑马鱼由于具有饲育容易、胚胎透明、体外受精、突变种多、遗传学工具成熟等诸多优点,近年来已成为研究脊椎动物发育与人类遗传疾病的新兴模式动物。

3.与其他脊椎动物相较下,斑马鱼最大的优点就是具有多达6000多种的遗传突变种,这些突变种的建立大致上是利用X射线、ENU或反转录病毒的感染造成基因组的突变,之后再经由多次的子代筛选所得。

4.突变种的表征包含如胚层分化,器官发育,生理调适与行为表现等多方面,所以可提供研究人员极佳的正向遗传学材料来进行发育机制上的研究。

5.在斑马鱼系统中也开发出阻断基因功能的工具-Morpholino,可快速以逆向遗传学手法来验证基因的功能。

所以正向遗传学与逆向遗传学的巧妙利用,可以正确推导出斑马鱼遗传发育途径,也是目前斑马鱼成为研究人类疾病新兴模式动物的主要原因。

斑马鱼造血调控因子的研究进展

斑马鱼造血调控因子的研究进展

斑马鱼造血调控因子的研究进展
钟敏
【期刊名称】《国际输血及血液学杂志》
【年(卷),期】2011(034)001
【摘要】斑马鱼由于其独特的生物学优势,使其成为研究造血发育过程及调控机制的良好的生物模式.目前已经利用斑马鱼建立了若干和人类极为类似的血液疾病模型,如T淋巴细胞白血病和骨髓增殖性疾病(myeloproliferative diseases,MPD)等.由于其胚胎透明便于观察,并且可以结合大规模的前向遗传学筛选,从而利于发现造血过程中的未知因子,进一步了解斑马鱼的造血过程及其调控方式.
【总页数】5页(P70-74)
【作者】钟敏
【作者单位】200127,上海,上海交通大学医学院附属仁济医院血液科
【正文语种】中文
【相关文献】
1.斑马鱼造血系统发育与人类血液系统疾病研究进展
2.斑马鱼造血干细胞研究进展及其在人类白血病治疗中的应用
3.造血负调控因子研究进展
4.中科院上海分院科学家发现斑马鱼中β-Arrestin1蛋白是胚胎造血系统发育的重要调控因子
5.造血干细胞调控因子研究进展
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斑马鱼的分子遗传学和发展生物学

斑马鱼的分子遗传学和发展生物学

斑马鱼的分子遗传学和发展生物学斑马鱼是一种广泛应用于生命科学研究的实验动物,其分子遗传学和发展生物学方面的研究也在近年来得到了越来越多的关注。

本文将就斑马鱼的分子遗传学和发展生物学展开探讨,并介绍一些与斑马鱼的遗传和发展相关的最新研究成果。

一、斑马鱼在分子遗传学研究中的应用斑马鱼的优良性状和易于养殖的特性使其成为一种广泛应用于遗传学研究的实验动物。

通过对斑马鱼的遗传变异进行研究,科学家们可以更好地理解遗传基因在生命过程中所起的作用,探究出疾病及先天性缺陷等相关的遗传机制。

斑马鱼的遗传学研究主要集中在以下几个方面:1. 遗传突变的筛选:通过人工诱导斑马鱼体内的遗传突变,科学家们可以发现和分离出突变体。

这些突变体可用于研究特定性状的遗传基础,例如生长、光感、发育等。

2. 基因敲除:科学家们可以利用基因敲除技术将目标基因在斑马鱼体内完全或部分剔除,观察这种变化对斑马鱼的发育和行为的影响。

这些敲除技术对生物医学领域的疾病基因的研究有着重要的作用。

3. 突变基因的研究:对突变基因的研究,不仅有助于探究突变基因对于斑马鱼的发育和特定性状的影响,也能为相关人类疾病的基因治疗提供理论依据。

二、斑马鱼在发展生物学研究中的应用斑马鱼发育速度快,上气道较为完善,幼体易于人工控制和操作,因此成为了发展生物学及遗传学研究中广泛应用的试验模型。

通过对斑马鱼的发育过程进行研究,我们可以更好地理解生命过程中的分子信号转导和细胞发育及分化的机制。

目前斑马鱼在发展生物学研究中主要应用于以下几个方面:1. 胚胎发育轨迹的研究:通过对斑马鱼的胚胎发育轨迹进行研究,科学家们可以更好地探究胚胎的发育过程,发现一些新的分子信号、基因调控等。

2. 器官发生和功能的研究:斑马鱼在发育初期各个器官的生长、发育过程十分显著,可供研究者更好地探究器官形态和功能发生的相关机制,比如对心血管系统、神经系统的研究。

3. 模式生物的病因学研究:通过对斑马鱼的转基因研究,科学家们可以发现这些基因对于发育和生殖的作用,还可以发掘相关基因和疾病之间的相关性。

斑马鱼脊髓损伤后轴突再生中关键候选基因的筛选

斑马鱼脊髓损伤后轴突再生中关键候选基因的筛选

斑马鱼脊髓损伤后轴突再生中关键候选基因的筛选斑马鱼和人类的基因组具有较高的同源性,所以斑马鱼是一种理想的再生模型。

和哺乳动物不同,斑马鱼在脊髓损伤后的6-8周可以出现神经细胞的再生及增殖,并且可以实现神经功能的恢复。

然而斑马鱼脊髓损伤后并不是所有的轴突都可以实现再生,目前这其中的机制尚未完全研究清楚。

中国天津医科大学李家合等的一项最新研究,拟应用生物信息学方法分析斑马鱼脊髓损伤后可再生轴突的神经元及无轴突再生的神经元之间的差异基因,进而从基因层面进一步探讨斑马鱼脊髓损伤后轴突再生的关键基因和通路,并且为哺乳动物脊髓损伤的治疗提供新的研究靶点。

在Gene Expression Omnibus(GEO)数据库中应用在线工具GEO2R分析斑马鱼基因芯片GSE56842,并筛选出差异表达基因。

并对差异表达基因进行功能富集分析及蛋白互作网络分析。

筛选可能在斑马鱼及哺乳动物脊髓损伤后发挥修复作用的基因及通路。

结果显示,实验共得到显著差异表达基因636个,其中在轴突再生神经元中上调的差异表达基因为255个,下调差异表达基因为和381个。

结果显示,差异表达基因的GO条目富集分析结果发现,差异基因主要富集在神经元分化、细胞骨架、线粒体电子传递等条目。

其中上调的差异表达基因主要富集于细胞色素氧化酶活性、细胞骨架、线粒体电子传递、离子运输、神经系统发育等相关条目。

下调的差异表达基因主要富集在多细胞生物的发育、神经发生的负调节、细胞分化、Notch信号通路、髓鞘形成等相关条目。

差异表达基因的KEGG信号通路富集结果显示,在脊髓损伤后出现轴突再生的神经元中上调的差异表达基因主要富集在氧化磷酸化、Wnt信号通路、减数分裂、脂肪酸降解等信号通路。

下调基因主要富集在氨基酸代谢、氨基酸合成、转化生长因子β信号通路、Notch信号通路。

蛋白互作结果显示,互作网络共包含480个节点基因和1976个节点连接。

并得到相关性最高的10个节点基因及得分最高的2个互作模块。

斑马鱼在生命科学研究领域中的应用

斑马鱼在生命科学研究领域中的应用

斑马鱼在生命科学研究领域中的应用斑马鱼(Danio rerio)是一种小型热带淡水鱼类,因其身上具有黑白相间的斑纹而得名。

斑马鱼在生命科学研究领域中广泛应用,尤其在遗传学、发育生物学、神经科学以及药物筛选等研究领域具有重要的地位。

本文将重点介绍斑马鱼在这些研究领域中的应用,并探讨其优势和前景。

其次,斑马鱼在发育生物学研究中具有独特优势。

斑马鱼的胚胎发育十分迅速,从受精到成鱼只需2-3个月时间。

在这个过程中,斑马鱼的胚胎透明,可以高分辨率观察到内脏器官以及运动和心血管系统的发育过程。

此外,斑马鱼胚胎的体型小,可容纳在96孔板中高通量筛选药物。

通过荧光标记技术,可以标记到特定基因的表达,并观察其对发育的影响。

这些特点使斑马鱼成为研究发育生物学和胚胎发育的极具价值的模式生物。

斑马鱼在神经科学研究中也扮演了重要角色。

斑马鱼的中枢神经系统相对简单,但结构与人类相似,有助于研究神经系统的发育和功能。

斑马鱼胚胎的神经元可通过荧光标记示踪,观察神经元的迁移和分化过程。

此外,斑马鱼突变体和转基因模型可用于研究神经发育缺陷和神经退行性疾病,如癫痫和帕金森病。

斑马鱼的神经系统透明和早期的动物和行为行为,也使其成为研究光遗传学和光控制神经元活动的理想模型。

此外,斑马鱼在药物筛选和毒理学研究中也具有潜力。

由于斑马鱼胚胎的透明性和发展速度快,可以用于高通量筛选药物和毒素。

药物或化合物可以直接添加到网格中的孔中,观察其对斑马鱼胚胎发育和行为的影响。

通过这种方法,可以发现新的药物或治疗方法,也可以评估化学物质的安全性和毒性。

总之,斑马鱼在生命科学研究领域中具有独特的优势和广泛的应用。

其快速的繁殖周期、透明度和相对简单的神经系统使其成为遗传学、发育生物学、神经科学和药物筛选等研究领域的理想模式生物。

斑马鱼的研究为人类疾病的治疗和新药开发提供了重要的线索,同时也为我们更好地理解生命的奥秘和自身的发展过程提供了极为便利的途径。

斑马鱼的研究前景广阔,相信在未来的科学研究中将继续发挥重要作用。

斑马鱼心血管疾病模型研究进展

斑马鱼心血管疾病模型研究进展

·综述·斑马鱼心血管疾病模型研究进展董顺雨 张 态大理大学公共卫生学院(云南大理 671000)【摘 要】 心血管疾病是导致我国居民死亡的首要原因。

在2006—2019年间,我国每年因心血管疾病死亡的人数从215万人增加到328万人。

斑马鱼因个体小、成本低廉、体外发育、身体透明、基因组与人类高度同源等特点,近年来被广泛应用于医学研究。

斑马鱼模型有利于推动心血管疾病领域的基础性研究。

该文通过对前期研究进行综述,重点介绍了斑马鱼模型在心血管疾病中基因筛选、心脏再生、药物筛选、毒性评估等方面的研究进展。

【关键词】 斑马鱼;心血管疾病;心脏再生;药物筛选;毒性评估DOI :10. 3969 / j. issn. 1000-8535. 2024. 03. 003Research progress of zebrafish cardiovascular disease modelsDONG Shunyu ,ZHANG TaiSchool of Public Health ,Dali University ,Dali 671000,China【Abstract 】 Cardiovascular disease is the leading cause of death in China .Between 2006 and 2019,the annual number of deaths due to cardiovascular diseases increased from 2.15 million to 3.28 million .Zebrafish has been widely used in medical research in recent years because of its small individual size ,low cost ,in vitro development ,transparent body and high homology of genome with human .The zebrafish model is conducive to promoting basic research in the field of cardiovascular disease .Based on the review of previous studies ,this paper focuses on the research progress of zebrafish model in gene screening ,cardiac regeneration ,drug screening ,toxicity assessment and other aspects of cardiovascular diseases .【Key words 】 zebrafish ;cardiovascular disease ;heart regeneration ;drug screening ;toxicity assessment基金项目:中国西南药用昆虫及蛛形类资源开发利用协同创新中心(CIC1803)通信作者:张态,E-mail:******************心血管疾病是全球的主要死亡原因,是由环境因素和遗传因素共同导致的一种疾病[1]。

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2010;30(5)
南方医科大学学报(J South Med Univ)
斑马鱼红系造血缺陷突变体的正向遗传学筛选
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霍中军 1,温宗华 2,刘 靖 1,王 鹍 1,黄志斌 1,戴朝霞 1,马 宁 1,颜 广 1,陈英华 3,陈小辉 1,刘 伟 1,马品芸 4, 罗伟豪 4,赵 颖 4,樊 淑 4,赵嘉佳 1,黄红辉 4,温子龙 5,张文清 1(南方医科大学基础医学院 1 细胞生物学教研室, 2 病理学教研室,3 组织胚胎学教研室,4 医学遗传学教研室,广东 广州 510515;5 香港科技大学生化系,香港)
行红系造血缺陷突变体筛选,并针对所筛选到的突变体在不同造血过程缺陷表型进行分类研究。 结果和结论 筛选得
到 4 个 βe1 基因表达缺失突变体,其中 2 个为红系特异性造血缺陷突变体,另外 2 个突变体同时存在 红 系 和 淋 系 造 血
缺陷。
关 键 词 :斑 马 鱼 ;红 系 造 血 ;正 向 遗 传 学 筛 选 ;βe1-globin
斑 马 鱼 (zebrafish, Danio rerio)是 研 究 脊 椎 动 物 器官发育和人类疾病,尤其是造血系统疾病的理想模 式 生 物 , 它 具 有 其 独 特 的 生 物 学 优 势 : (1) 个 体 小 ( 体 长 3~4 cm);(2)体外受精 且 胚 胎 透 明 ;(3)产 卵 数 量 多(每条雌性成鱼每周 100~300 枚);(4)胚胎发育较 快;(5)性成熟期短(3 个月左右);(6)精子 可 以 冷 冻 保存;(7) 斑马鱼有 30 000 多个基因,87%与人类具
中 图 分 类 号 :R-33;R329.21;R394.2
文献标识码:A 文章编号:1673-4254(2010)05-0931-05
Forward genetic screening for zebrafish mutants defective in erythropoiesis
HUO Zhong-jun1, WEN Zong-hua2, LIU-Jing1, WANG-Kun1, HUANG Zhi-bin1, DAI Zhao-xia1, MA Ning1, YAN Guang1, CHEN Ying-hua3, CHEN Xiao-hui1, LIU Wei1, MA Pin-yun4, LUO Wei-hao4, ZHAO Ying4, FAN Shu4, ZHAO Jia-jia1, HUANG Hong-hui4, WEN Zi-long5, ZHANG Wen-qing1 1Department of Cell Biology, 2Department of Pathology, 3Department of Histology & Embryology, 4Department of Medical Genetics, School of Basic Medical Sciences, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China; 5Department of Biochemistry, School of Science, Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, China
Abstract: Objective To screen and identify zebrafish mutants with erythropoiesis defects by N-ethyl-N-nitrosourea (ENU) mutagenesis and large-scale forward genetic screening using βe1 as the marker. Methods The chemical mutagen ENU was used to treat healthy wild-type male fish (AB strain, F0). The surviving ENU-treated fish were mated with wild-type female fish to generate F1, and further F2 family was generated by F1 family intercross. The adult F2 fish were intercrossed within each F2 family and the resulting F3 embryos from each crossing were subjected to whole mount in situ hybridization (WISH) with the βe1 probe. Mutagenesis was performed by treating the male zebrafish with ENU to induce mutations in pre-meiotic germ cells to generate the founders, which were outcrossed to obtained the F1 fish. The F1 fish from different founders were mated to generate the F2 families. F3 embryos from the sibling cross in the F2 family were examined by whole mount in situ hybridization using βe1-globin probe. The putative mutants were then characterized with different hematopoiesis markers. Results and Conclusion We identified 4 βe1-deficient mutants with erythropoiesis defects, including two with specific erythiod lineage defects and two with concurrent lymphopoiesis defects. Key words: zebrafish; erythropoiesis; forward genetic screen; βe1-globin
前将环境温度调至 21 ℃左右; 准备突变用的有机玻 璃缸和两个 10 L 玻璃缸,其中一个放在通风橱中;配 置 使 用 浓 度 ENU 突 变 剂 : 取 9 ml 100 mmol/L 的 ENU 储液加入 300 ml 10 mmol/L 磷酸盐缓冲液(pH 6.6) 混 匀 后 , 小 心 将 事 先 准 备 的 雄 鱼 放 进 突 变 用 有 机 玻璃缸内,计时约 1 h,环境温度 21 ℃左右,注意保持 安 静 ;配 置 恢 复 液Ⅰ:量 取 5 L 系 统 水 , 加 入 50 mg tricaine 混匀,并放在冰箱预冷;1 h 之后,轻轻将鱼取 出并迅速放入恢复液Ⅰ中,静止 3 h 左右,去除死鱼, 将存活的鱼放在室温的新鲜系统水中,依然注意保持 安静;1 d 之后,更换两次新鲜系统水后将其放回独立 养殖单元系统;每天观察 ENU 诱变后鱼的身体状况, 精心喂养待下一次 ENU 突变。 以上处理每周 1 次, 连续 4 周。共处理 40 条雄鱼,在处理的过程及后来的 养殖中死亡 16 条,存活 24 条。 1 个月后,将处理后的 雄鱼 (F0 代) 与 AB 野生型雌鱼杂交产卵, 繁殖 F1 代,每条雄鱼繁殖 200 条 F1 代。 待 F1 性成熟后,将 源自不同 F0 的 F1 代杂交产生 F2 家族,F2 同家族自 交,产卵,筛选[7]。 1.2.2 探针的制作 1.2.2.1 探针引物设计 通过 EBI 比对人、 鼠和斑马 鱼 βe1 的 cDNA 和蛋白序列。 其中,人、小鼠、斑马鱼 cDNA 同源性达到 52%,而蛋白同源性达到 57%。 根 据 ()提 供 的 斑 马 鱼 βe1 基 因 (NM_131759)序列,应用 primer 5 软件设计的上游引 物(forward primer,FP):GCT GTCGTTCTGT TTAAG ACACT TA;下游引物(reverse primer,RP):TGAGTT GAAGCAAATAAATAATTTCA,探针总长度为 518bp。 1.2.2.2 逆转录及单克 隆 构 建 取 受 精 后 5 d 的 斑 马 鱼幼鱼,加入 Trizol,按照 TAKARA 公司说明书提取 RNA, 紫 外 分 光 光 度 仪 测 量 RNA 浓 度 。 按 照 Invitrogen 公司说明书,通过两步法将 RNA 反转录成 特 异 cDNA。 反 应 条 件 为 :94 ℃预 变 性 5 min;94 ℃ 30 s、55 ℃ 30 s、72 ℃ 1 min, 反应 30 个循环;72 ℃充 分延伸 10 min。 产物纯化,连接 pGEM-T 载体,转化 感受态大肠杆菌 12 h 后挑取单克隆,摇菌过夜,送菌 液测序以确定目的基因与载体的链接方向, 提取质 粒,纯化,x-bal 酶切过夜。 1.2.2.3 探针合成及纯化 以线性化质粒为模板,利用 天根公司的体外转录试剂盒合成地高辛标记探针,用 Microcon YM-30 纯化柱将产物纯化后,溶入 1 ml Hb 杂交液中待用。 1.2.3 整 体 原 位 杂 交 (WISH) 具 体 方 法 参 考 相 关 文 献。 简单流程如下:F2 家族内自交,收集 5.0 dpf 时期 胚胎, 4% PFA 固定、蛋 白 酶 K 透 化 、预 杂 交 、杂 交 、 封闭、抗体标记、显色、观察信号,拍照。
摘要:目的 化学遗传学方法大规模筛选并初步鉴定所获得具有不同红系造血缺陷表型的斑马鱼突变体。 方法 乙基亚
硝基脲(ENU)诱导雄性斑马鱼突变(founder),将其与野生 型 AB 雌 性 斑 马 鱼 交 配 产 生 F1 代 ,源 自 不 同 来 源 的 founder
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