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。

斑马鱼基因与人类极为相似在实验室里，动物在生物研究领域中对人类有巨大的贡献。

除了人们所熟悉的鼠、兔等动物外，斑马鱼凭借繁殖能力强、胚胎透明、生长速度快以及其基因与人类基因相似性高的优势，已成为生物学家在实验室进行科研的新选择。

由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%，这意味着在其身上做药物实验所得到的结果在多数情况下也适用于人体，因此它受到生物学家的重视。

因为斑马鱼的胚胎是透明的，所以生物学家很容易观察到药物对其体内器官的影响。

雌性斑马鱼可产卵200枚，胚胎在24小时内就可发育成形，这使得生物学家可以在同一代鱼身上进行不同的实验，进而研究病理演化过程并找到病因。

正是通过在斑马鱼身上进行的实验，生物学家发现，包括人类在内的一些脊椎动物之所以产下奇异的双头幼仔，是因为两种基因活动紊乱造成的。

令人惊奇的是，这种生活在热带的鱼还能够“再造”被部分切除的器官，从而为从事修复受损脊髓的研究人员打开了方便之门。

除了繁殖力强、基因与人类基因相似等“优点”以外，斑马鱼“苗条”的身材——1升水里可以容纳上百条鱼、饲养起来很容易，也是吸引生物学家的原因。

难怪斑马鱼会成为21世纪实验室里的新明星。

利用斑马鱼作为模式动物�筛选斑马鱼胚胎或成鱼基因库中相似于人类致病或特殊功能之基因，经不同之构筑处理后利用显微注射注射入单细胞期之斑马鱼受精卵中，观察特定基因在斑马鱼胚胎发育过程中所扮演之角色。

�直接将人类基因进行构筑后注射入斑马鱼单细胞胚胎中，观察并推测人类基因之生理功能。

�直接利用不同发育期斑马鱼胚胎进行基因原位表现之鉴定。

�斑马鱼胚胎亦可应用于药物之毒性试验，观察特定药物对斑马鱼胚胎发育之影响或致死程度,其毒性试验结果应可作为人类药物筛选之参考。

斑马鱼的心生�科学家发现斑马鱼的心脏受损后仍能重新复原，这是首次发现脊椎动物的心脏重生，给治疗人类心脏病带来新希望。

�许多研究显示多种无脊椎动物能够重新长出攸关生死的器官。

但是大部分脊椎动物和所有哺乳动物在心脏受损时只长出伤疤组织而甚少长出心肌。

�哈佛医学院和儿童医院的霍华休斯医学研究院院究员Mark T.Keating 等人发现斑马鱼有心脏重生的能力。

他们在移除斑马鱼两成心脏后两个月，斑马鱼又重新长回原本移除掉的心脏部份。

他们也发现当一个特定的基因突变了，心脏组织就无法重长回去而只长出伤疤组织。

突变斑马鱼及转基因斑马鱼表現类似人类疾病利用传统的诱发突变方法或新颖的转基因方法，可以产生人类疾病模型的斑马鱼株。

例如：突变斑马鱼gridlock发生主动脉发育不正常，造成血液阻塞无法流至躯干及尾部，也因此在阻塞区域常发育出额外平行的动脉。

这样的病症，类似人类的一种先天性动脉发育缺陷，在人类遗传学研究，尚无法了解这个缺陷是如何造成的，但藉由研究gridlock得知，问题出在早期动、静脉细胞分化的过程，原来该发育为动脉的细胞转发育成静脉。

更可贵的是，gridlock被用来作药物筛选，得到两种药物可以医治动脉发育的缺陷，可能是藉由刺激血管内皮细胞增生因子（VEGF）的合成。

在转基因方法的应用上，哈佛大学的研究团队首先利用转基因方法，过度表达myc基因造成一株类似人类T细胞白血病（T cell leukemia）的斑马鱼。

另有许多转基因鱼会表现人类癌症病症的斑马鱼被发表。

这些鱼将来可帮助我们进一步了解癌症病变机制、过程。

可用作药物筛选，找出新的特异抗癌药，相当具有医药前景。

斑马鱼胚胎研究脐带血干细胞移植较骨髓移植排斥问题轻微，但脐带血分量少，现只够供儿童病人使用。

香港大学在2004年12月以斑马鱼胚胎作研究，希望增大脐带血干细胞的量惠及成人病者的可行性，初步已确认透过抑制一种名为chordin的基因，可直接增加胚胎的造血量，下一步会用老鼠和人类细胞作测试。

选择斑马鱼作研究，是因血液组合与人类相似，有红血球、白血球、淋巴等细胞，加上鱼身透光度高，透过电子显微镜可清楚观察胚胎变化，且生长和发育迅速。

在斑马鱼胚胎注入抑制chordin功能的物质后发现，胚胎内制造血液部分明显胀大，血干细胞数量增加并快速分裂生长，血红素分量亦较正常胚胎增加逾倍。

研究者在活的斑马鱼身上直接观看器官的发育与病变它的发育过程、器官构造、生理功能、基因结构等都与哺乳类动物非常相近。

首先在培育【萤光基因鱼】的技术上，多加一个限定发光部位的操作。

培育【萤光基因鱼】的时候，可从水母身上取得【绿色萤光蛋白】（green fluorescent protein,GFP）基因，透过基因转殖技术，注入鱼胚胎，经培育、筛选，就可得到发出绿色萤光的鱼。

中央研究院细胞与个体生物学研究所特聘研究员吴金洌博士和他的研究团队，建立一个新的研究模式。

研究内容与消化道有关的疾病。

操作方法则透过萤光基因和基因转殖技术，培育出特定器官会发出萤光的斑马鱼，以便研究者能在活着的斑马鱼身上直接观看器官的发育与病变。

启动子是重要关键研究员决定从肝脏疾病的研究模式后，就开始准备培育【只有肝脏发光，其他部位不发光】的斑马鱼。

但，在进行培育前，必须找到只在肝脏细胞内启动的【启动子】。

因【启动子】是个重要的基因序列，没有它基因就无法表现，且特定的基因要由特定的【启动子】启动。

这种关系，如开关和家电用品一样，开关没开，电气就无法启动。

研究员找到一个只在肝脏表现的基因—肝脏型脂肪酸结合蛋白（简称L-FABP）.透过基因选殖技术，先把这个基因的【启动子】选殖出来，然后接上【绿色荧光蛋白】基因，再经由基因转殖﹑注入鱼受精卵﹑培育﹑节选等程序，最后得到只在肝脏发出绿色荧光的斑马鱼。

肝脏病变的研究模式研究员用酒精浸泡肝脏发光的斑马鱼后，肝脏上的荧光减弱了，这是肝脏细胞功能受损的表现，确定这个模式可作为研究肝脏细胞的指标。

而肠道﹑胰脏和肝脏一样，都是由内胚层发育出来的，若能找到只在肠道或只在胰脏启动的启动子，就可依相同模式研究肠道或胰脏。

接着研究员又把L-FABP的启动子，接上C型肝炎病毒中具有致癌性的HCV核心蛋白，经过基因转殖等程序后发现，斑马鱼肝脏逐渐出现形成肝癌的三大变化，也就是脂肪肝，纤维化，以及肝癌形成，因而确信这个模式也可用来肝癌的机制。

解开人与体內活菌共生秘密美国科学家培育出可在无菌内生存的斑马鱼，透过对照，有助解开人体与肠道内活菌合作的秘密，协助解决人类的消化系统问题。

美国健康日新闻指出，人体内友善的肠道细菌有助人类消化食物或执行一些重要功能，华盛顿大学圣路易士医学院一项新研究指出，斑马鱼可在无菌的环境下培育，如此一来，就可观察与比较有肠道内细菌共生或无这些细菌共生的优缺点。

研究员表示，人类与友善的肠道细菌互动功能相当复杂，这项研究类似活生生的试管实验，可认定哪些基因与化学物质可让肠道内的益菌加强人类健康，了解消化系统问题。

斑马鱼胚胎基因有助研究癌症、阿滋海默和帕金森症�实验发现可以清楚看到基因是开或是关，因此可以稍微操控胚胎基因，看看某些特定基因是否有所变化。

�由于斑马鱼的胚胎比人类或是白老鼠还要大，而且整个胚胎都是透明的。

�科学家可以很清楚明白的看见所有变化，而且这些是很重要的基因，告诉细胞如何彼此【交谈】，让他们知道细胞是否应该继续成长。

即如果细胞不应该再成长，但是却继续长大，就表示此细胞可能已经成为癌。

�斑马鱼的胚胎研究有助于人类更加了解癌症，阿滋海默症和帕金森氏症，可说是贡献良多。

视网膜有自我修复潜能据英国媒体报导，该项研究结果是伦敦大学学院(UCL)眼科研究所的科研人员在研究斑马鱼后得出的。

他们发现斑马鱼的视网膜可生成源源不断的放射状胶质细胞，这些细胞能够分化成健康的视网膜细胞，自动修复受损的视网膜。

科学家又研究了年龄段在18个月至91岁之间的人类眼睛。

他们发现，人类视网膜也拥有类似斑马鱼那种放射状胶质细胞，只是这些细胞不具活性。

目前，科学家可以轻而易举地把放射状胶质细胞分化为视网膜细胞并大量繁殖，并已成功地移植到老鼠身上。

如果能够制造一种药物，激活人类体内不具活性的放射状胶质细胞，使它们自己分化为新的视网膜细胞，将是治疗眼疾的最佳办法。

网膜受损是造成失明的重要原因。

无论哪种试验成功，都将是青光眼、老年黄斑变性和因糖尿病导致的各种眼疾者的一大福音。

培育变种斑马鱼可望用于人脸整型以人工方式制造出10几只基因突变的斑马鱼，他们的头部骨头突变，造成下巴突出并且多了一个嘴巴。

陈曜鸿表示，这是全世界第一次研究发现斑马鱼头骨突变，有如人类下巴的戽斗，深入研究后希望能借此治疗人类的脸型问题，对于整形美容将有所帮助。

斑马鱼的基因与人类基因的相似度高，卵的数量多又透明，生长速度快，基因转殖操作简单，所以易于实验。

陈曜鸿强调，斑马鱼99﹪的基因已被研究清楚，找到变种基因后，再到人类基因库找出类似的基因，就可发现头部骨头长成国字脸或下巴戽斗的原因。