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斑马鱼担当试药急先锋

来源:《科技生活》周刊
摘要:探访斑马鱼的“居所”北京大学生命科学学院斑马鱼水体实验室(后简称“鱼房”),位于北大新生物楼地下一层,建筑面积达250平方米,为目前亚洲规模最大的斑马鱼水体实验室之一。11月30日上午,记者来到这个规模巨大的鱼房探访为人类试药的急先锋们,在这里,摆满了长长的培养架。这些鱼缸就是热带斑马鱼在北京的“家”,......

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  探访斑马鱼的“居所”



  北京大学生命科学学院斑马鱼水体实验室(后简称“鱼房”),位于北大新生物楼地下一层,建筑面积达250平方米,为目前亚洲规模最大的斑马鱼水体实验室之一。11月30日上午,记者来到这个规模巨大的鱼房探访为人类试药的急先锋们,在这里,摆满了长长的培养架。每个培养架分为上下5层,每层上都摆放着大小不一的鱼缸。这些鱼缸就是热带斑马鱼在北京的“家”,这里有斑马鱼的“单间公寓、夫妻间,还有集体宿舍”。



  “这些斑马鱼住的小房子,跟国内花鸟市场常见的玻璃鱼缸完全不同,都是专门用透明度高、不易滋生细菌的特殊材料做成的,主要用来保证给鱼儿提供一个清洁、舒适的生活环境。”北京大学生命科学学院教授张博说。



  每个鱼缸上方都垂下来一条蓝色的细管子,这些细管子一端插到鱼缸的水系中,另一端跟较粗的白色的管子相互连接在一起。这样这些管子与一排排、一架架的鱼缸里的水都连通成了一个整体水系。这些管子内时不时发出哗哗的流水声。



  “这是非常关键的自动循环水系统。”张博解释道,每天这些斑马鱼在室温28度的环境下,依靠室内鱼水制造监控和净化技术,将自来水经过特殊处理,源源不断地取得所需的水源。至于斑马鱼的饵料,也是由专门的一套特殊仪器为它们定制而成。



  与人类基因相似度达87%



  如今,在这个巨大的鱼房里,能看到各个年龄段的斑马鱼,小到鱼卵,大到成年鱼,它们中有北京本土斑马鱼、越洋斑马鱼、红色荧光斑马鱼,多达十万条。如果想知道鱼儿的年龄也不难,只要看看它们房门外张贴的出生信息便能了解。每天在鱼房里,都有新生命的诞生,也会有新的成员去接受特殊的“驯化”。



  张博教授告诉记者,斑马鱼的科研价值非常大。别看斑马鱼身长只有3~4厘米,其本领却不小。目前,在国际上,斑马鱼被公认为一种“模式动物”,也就是可用于解释生命一般规律的生物体,是科学家进行遗传学和发育生物学研究最理想的选择之一。因为用它进行人类疾病研究,有很多独到之处。斑马鱼与人类的基因相似度达到87%,这意味着在斑马鱼身上做实验的结果,在大多数情况下也适用于人体。此外,斑马鱼的胚胎很透明,24小时内就可发育成形、开始心跳。这意味着科学家不用解剖,就能直接在显微镜底下实时观察胚胎的发育过程,同时做活体观察也十分方便。



  斑马鱼堪称筛药“新能手”



  事实上,自上世纪70年代斑马鱼作为模式生物走进实验室后,科学家一直对它寄予厚望。如今,越来越多的科学家希望斑马鱼除了能为生物学研究提供帮助外,也希望能为人类筛选出更多的有效药物。



  2006年底,山东省科学院通过与美国哈佛大学合作,建立了国内首家基于斑马鱼模型的药物筛选平台。该院生物研究所副所长刘可春研究员对记者说,利用动物尤其是小白鼠做实验已不是新鲜的事情。虽然小鼠与人同属于哺乳动物,实验准确率较高,但实验成本高,周期长。同时,我们熟知的黑猩猩,虽然它们与人类亲缘关系很近,但是用它做药物实验,显然成本巨大,繁殖周期也太长,并且还不容易得到大量的实验动物。



  “近来,小小斑马鱼可算是实验动物界的\"大红人\"。用斑马鱼进行药物筛选,比实验小白鼠和黑猩猩更有优势。每条斑马鱼每周可产数百枚卵,能很容易得到大量的实验动物。并且,更神奇的是,与人一样,斑马鱼也为脊椎动物,它们的神经中枢系统、内脏器官、血液以及视觉系统,尤其是心血管系统,早期发育与人类极为相似。并且斑马鱼的心电图与人类相差无几,因而利用斑马鱼筛药得到的结果比较准确。”刘可春说。



  “我们研究疾病或研发药物最终目的是要为人类服务的,基因相似度越高,说明研究结果越适用于人类。”刘可春说,目前,用斑马鱼作为疾病模型可用于筛选治疗或预防肿瘤、血栓、糖尿病高血脂、帕金森症、老年痴呆骨质疏松、肺结核、创伤等多种疾病的药物。



  斑马鱼走进人的生活



  此外,斑马鱼除了试药外,还能担当第一个吃“毒药的人”。刘可春说,目前,有很多药物虽然已经上市并应用,但很多年后才发现具有严重的肾脏毒性、肝脏毒性、心脏毒性或生殖毒性等而不得不撤市,给患者健康带来了严重的伤害。



  据统计,肝脏和心脏毒性是药品撤市的主要原因,66%的临床试验终止是由肝脏、心脏和神经毒性引起的。因此,若在药物研发的早期发现药物的毒性,可及早调整研发方案,就能避免投资失误。



  传统的药物毒性试验都是采用鼠、狗等动物模型进行试验,成本高,操作复杂。而斑马鱼不仅胚胎材料易得,而且胚胎及幼鱼身体透明,很容易发现药物对心脏、肝脏及肾脏等器官的毒性。可以说,斑马鱼是进行药物早期毒性评价的一个非常好的“模型”。



  不仅如此,斑马鱼也开始逐渐走进百姓生活,为更多人提供贴身的服务。它可以用于环境水质监测,以及城市的饮用水水源的动态水质检测。比如:深圳的饮用水安全,就有几条小小的斑马鱼立下的汗马功劳。技术人员利用视频跟踪和成像技术,实时监测、分析斑马鱼的行为变化,能够在数分钟内准确预警水质突变。
作者: 2011-12-7
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