2013年4月，英國桑格研究所（Sanger Institute）協(xié)同全球最權(quán)威的14家斑馬魚研究機構(gòu)，將斑馬魚全基因組和人類基因組進行比較分析發(fā)現(xiàn)，人類2萬多個蛋白編碼基因至少可以在斑馬魚體內(nèi)找到1個同源基因與之對應。
在前兩期斑馬魚專題中我們已經(jīng)介紹了斑馬魚作為模式生物的諸多優(yōu)勢、以及斑馬魚在藥物研發(fā)中的應用。今天小編就通過實際案例來說說斑馬魚在基因功能研究中的應用。

在斑馬魚中，我們可以通過簡單且有效的反向遺傳學手段，在斑馬魚基因組中實現(xiàn)特定基因的突變、過表達或缺失，例如：通過注射體外合成的mRNA實現(xiàn)目的基因的過表達，或者通過注射反義嗎啉環(huán)寡核苷酸敲減目的基因的表達（Morpholino Knockdown），并通過觀察表型推測目的基因的功能。

Morpholino Knockdown

反義嗎啉環(huán)寡核苷酸（Morpholino）是穩(wěn)定的人工合成的核酸類似物，通過堿基互補配對與mRNA結(jié)合，阻斷蛋白翻譯或mRNA剪切，導致蛋白產(chǎn)物減少或缺失。

Case1

斑馬魚體內(nèi)實驗有力地佐證了編碼ADA2蛋白的CECR1基因遺傳突變導致早發(fā)型中風和血管病變，這種新的遺傳缺陷被稱為ADA2缺失或DADA2。這項研究已經(jīng)發(fā)表在頂級醫(yī)學雜志新英格蘭醫(yī)學雜志上。

美國NIH研究人員在臨床上發(fā)現(xiàn)CECR1基因（該基因編碼ADA2蛋白）遺傳突變可能在童年早期造成不定期發(fā)燒癥狀、皮疹和經(jīng)常性中風。

利用Morpholino knockdown技術(shù)在斑馬魚中敲低CECR1同源基因Cecr1b，研究人員發(fā)現(xiàn)Cecr1b基因缺失影響了血管形成與完整性，斑馬魚表現(xiàn)出顱內(nèi)出血的癥狀；而這種表型可以通過注射未突變的正常人CECR1 基因mRNA得到拯救。

Case2

中科院昆明動物所-張亞平院士課題組在某家雞品種中克隆獲得了VIT(vitrin)基因，VIT(vitrin)基因在物種進化上高度保守，斑馬魚體內(nèi)存在一個與家雞VIT(vitrin)基因?qū)耐椿騝h1073-291c23.1 (VIT)。

采用Morpholino Knockdown技術(shù)對斑馬魚VIT基因進行敲低，通過表型分析，首次發(fā)現(xiàn)該基因在斑馬魚早期生長發(fā)育（體長），腦細胞/眼睛凋亡，心臟凋亡等方面扮演重要功能。該研究斑馬魚體內(nèi)實驗由上海南方模式生物斑馬魚技術(shù)團隊完成，完整研究成果發(fā)表于2016年5月的Nature子刊《Cell Research》。

Case3

小腸毛細血管擴張癥Gastrointestinal vascular malformation (GIVM)，在臨床上發(fā)病概率很低。小腸毛細血管擴張癥患者之所以會發(fā)生出血，主要是小腸血管出現(xiàn)異常增生，新生的無效血管發(fā)生滲漏，最終導致出血。該病的發(fā)病機制尚不清楚。沙利度胺（Thalidomide）在臨床上已用于治療小腸毛細血管擴張癥，但對該藥物治療機制也沒有詳細的研究。

上海南方模式生物與上海交通大學附屬仁濟醫(yī)院消化科合作，利用斑馬魚模型首次過表達人源HIF-2α，發(fā)現(xiàn)HIF-2α可以成功誘導斑馬魚腸下靜脈（SIVs）異常增生，該模型成功復制了人類小腸毛細血管擴張癥。

參考文獻

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