在新一期的Genome Biology雜志的網(wǎng)絡(luò)版上，來自德國的研究人員發(fā)表新文章顯示，斑馬魚胚胎中因接觸環(huán)境毒素導(dǎo)致的基因表達(dá)模式的變化能夠顯示出起作用的個(gè)體毒素,。斑馬魚對每種毒素的遺傳上的反應(yīng)能夠像一個(gè)容易閱讀的條形碼一樣，為研究人員提供了一種能夠鑒定出特定毒素對發(fā)育中的脊椎動物胚胎的影響,。
在這項(xiàng)由德國毒理學(xué)和遺傳性研究所領(lǐng)導(dǎo)的研究中,，研究人員將斑馬魚胚胎暴露自阿11種常見污染物中，這些污染物包括鎘,、汞和砷,。該研究組分析了基因表達(dá)特征，以用于預(yù)測胚胎接觸的化合物,。結(jié)果,，分析結(jié)果清晰地確定出了11種毒素中的10種。
此前的研究也曾暗示出斑馬魚在毒理學(xué)檢測中的作用,，例如檢測下水道中是否存在毒素,。但是，之前的這些檢測都是針對成年斑馬魚而不是胚胎,。這則由德國研究人員發(fā)明的新方法確實(shí)能夠區(qū)別化合物的個(gè)體遺傳“條形碼”,，并且將有助于滿足對毒素控制的高要求以及需要可靠方法來評估藥物毒性的產(chǎn)業(yè)界需求。
這項(xiàng)研究還可能通過更好,、更早地鑒定出化學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)特征,，進(jìn)而有助于提高人類的健康和環(huán)境保護(hù)水平。
研究人員表示,，斑馬魚胚胎為人們提供了一種便宜并且在道德倫理上可以接收的脊椎動物模型,。這種模型不僅能用于REACH計(jì)劃中需要檢測的上萬種化合物的毒性評估，并且還有助于在藥物開發(fā)初期階段的新化合物的可能毒性,。這項(xiàng)新的研究為發(fā)展大規(guī)模的鑒定潛能化物的系統(tǒng)方法奠定了基礎(chǔ),。
斑馬魚體長僅3厘米，原產(chǎn)于東南亞水域,。由于斑馬魚基因與人類基因的相似度達(dá)到87％,，這意味著在其身上做藥物實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果在多數(shù)情況下也適用于人體。因此，它受到生物學(xué)家的重視,。因?yàn)榘唏R魚的胚胎是透明的,，所以生物學(xué)家很容易觀察到藥物對其體內(nèi)器官的影響。此外,，雌性斑馬魚可產(chǎn)卵200枚,，胚胎在24小時(shí)內(nèi)就可發(fā)育成形，這使得生物學(xué)家可以在同一代魚身上進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn),，進(jìn)而研究病理演化過程并找到病因,。
正是通過在斑馬魚身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn),，包括人類在內(nèi)的一些脊椎動物之所以產(chǎn)下奇異的雙頭幼仔,，是因?yàn)閮煞N基因活動紊亂造成的。令人驚奇的是,，這種生活在熱帶的魚還能夠“再造”被部分切除的器官,，從而為從事修復(fù)受損脊髓的研究人員打開了方便之門。
此前,，在8月的《干細(xì)胞》（Stem Cells）雜志上,，來自英國的研究人員發(fā)現(xiàn)，斑馬魚眼睛中的一類叫做Muller膠質(zhì)細(xì)胞的特殊細(xì)胞對對視網(wǎng)膜的再生至關(guān)重要,，該細(xì)胞還有助于視力的恢復(fù),。研究人員預(yù)言，這種Muller膠質(zhì)細(xì)胞可能用于恢復(fù)人類受損視網(wǎng)膜,。研究人員已在實(shí)驗(yàn)室里成功把放射狀膠質(zhì)細(xì)胞分化為視網(wǎng)膜細(xì)胞,，并大量繁殖，還向患有視網(wǎng)膜疾病的老鼠體內(nèi)移植放射狀膠質(zhì)細(xì)胞,，這些細(xì)胞分化為健康視網(wǎng)膜細(xì)胞,，使視網(wǎng)膜功能恢復(fù)。
在小鼠實(shí)驗(yàn)中,，研究人員發(fā)現(xiàn)這種細(xì)胞能夠遷移到視網(wǎng)膜,。研究人員希望這些成果能早日用于治療人類的視網(wǎng)膜損傷。除了在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行培養(yǎng),，然后再移植回眼睛外,，研究人員還希望能夠找到刺激眼睛細(xì)胞生長并利用自身細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)的方法。當(dāng)然,，研究人員也提醒說,，雖然Muller膠質(zhì)細(xì)胞存在于人類眼睛中，但它是否在某些人體中進(jìn)行自動修復(fù)還并不清楚,。倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員希望這一發(fā)現(xiàn)能在5到10年內(nèi)帶來新的治療手段,，由于需要克服移植的細(xì)胞帶來的免疫排異反應(yīng)，因此使用從自體獲得的細(xì)胞可能將維持更長時(shí)間.
原始出處:
Transcriptional profiling reveals barcode-like toxicogenomic responses in the zebrafish embryo
Lixin Yang , Jules R Kemadjou , Christian Zinsmeister , Jessica Legradi , Matthias Bauer , Ferene Muller , Michael Pankratz , Jens Jakel and Uwe Straehle
Genome Biology 2007, 8:R227doi:10.1186/gb-2007-8-10-r227
Background
Early life stages are generally most sensitive to toxic effects. Our knowledge on the action of man-made chemicals on the developing vertebrate embryo is, however, rather limited. We addressed here in a systematic manner the toxicogenomic response of the zebrafish embryo by asking whether distinct chemicals would induce specific transcriptional profiles.
Results
We exposed zebrafish embryos to a range of environmental toxicants and measured the changes in gene expression profiles by hybridizing cDNA to an oligonucleotide microarray. Several hundred genes responded significantly to at least one of the 11 toxicants tested. We obtained specific expression profiles for each of the chemicals and could predict the identity of the toxicant from the expression profiles with high probability. Changes in gene expression were observed at toxicant concentrations that did not cause morphological effects. The toxicogenomic profiles were highly stage-specific and we detected tissue specific-gene responses underscoring the sensitivity of the assay system.
Conclusion
Our results demonstrate that the genome of the zebrafish embryo responds to toxicant exposure in a highly sensitive and specific manner. Our work provides proof-of-principle for the use of the zebrafish embryo as a toxicogenomic model and highlights its potential for systematic, large-scale analysis of the effects of chemicals on the developing vertebrate embryo.
