斑马鱼在新药药理毒理方面的研究_梁爽
中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)
第30卷第3期 J O U R N A LO FT H EG R A D U A T E S V O L.30№3
2009 S U NY A T-S E NU N I V E R S I T Y(N A T U R A LS C I E N C E S、M E D I C I N E) 2009
斑马鱼在新药药理毒理方面的研究＊
梁 爽
(中山大学生命科学学院,广州510275)
【内容提要】斑马鱼作为一种新的模式动物,已经在新药的药理和毒理研究
方面得到了广泛的应用。随着基因学和胚胎学的发展,证明了斑马鱼的生物学
特性接近于人类生长全过程,使其在人类疾病研究等方面表现出重要的作用。
本文阐述了斑马鱼的特点,以及其应用于人类疾病模型和药物药理毒理方面的
成果和前景。
【关键词】斑马鱼;模式动物;药理;毒理
斑马鱼(D a n i o r e r i o)俗称蓝条鱼、花条鱼、斑马担尼鱼,隶属鲤科、短担尼
鱼[1],是一种热带观赏鱼,因其体侧具有像斑马一样纵向的暗蓝与银色相间的条纹而得名。产于孟加拉和印度等国。斑马鱼成鱼体型较小,体长4～6厘米,胚胎透明且体外发育,易于活体观察;生长发育快,受精后24小时主要器官原基基本形成,便于研究组织器官的发育和功能;2～3个月可长成成鱼,繁殖能力强且易于饲养,单独一对成年的鱼一星期就可以繁殖一次,雌鱼每周可产卵200～300枚,可快速获得大量胚胎[2]。斑马鱼的特点使其早在20世纪30年代,就作为经典的生长和胚胎模型。在20世纪70年代开始受到科学家们的关注,并成为最重要的模式脊椎动物之一[3]。S t r e i s i n g e r等( 1981)在“N a t u r e”上发表了斑马鱼的体外受精技术、单倍体诱导技术,建立了纯合品系,并介绍了斑马鱼的第一个自然突变体—g o l d e n,这是斑马鱼成为模式动物新宠的开端[4]。自20世纪90年代初以来,斑马鱼因其多方面的优点已成为模式动物家族中重要的一员,受到越来越多的重视和利用。
斑马鱼由于发育前期细胞分裂快,胚体透明,特定的细胞类型易于识别等有利因素,成为脊椎动物中最适于做发育生物学和遗传学研究的模式生物[5]。很多致力于用胚胎和基因处理疾病模型的研究者都转而对斑马鱼产生了兴趣。随着今年来的研究发现,斑马鱼虽然不是哺乳动物,但是随着斑马鱼基因技术得到了发展,如克隆,转基因技术,诱变和绘制方法,以及斑马鱼基因组测序工程的完成,发现斑马鱼的基因与人类的基因保守度达到85%,使得斑马鱼后来居上成为了新一代的人类疾病模型。
＊收稿日期:2009-09-17
作者简介:梁爽,女,中山大学生命科学学院药理学2008级硕士研究生,研究方向:天然药物药理;E-m a i l:c o l d v i v i@126.c o m.
斑马鱼在新药药理毒理方面的研究
1 斑马鱼的优点
1.个体小(成体长3～5c m),一个盛3升水的鱼缸可养殖20—30尾成鱼。物种稳定,个体差异性小,雌雄鉴别较容易。雄鱼的蓝色条纹偏黄,间以柠檬色条纹;雌鱼的蓝色条纹偏蓝而鲜艳,间以银灰色条纹,身体比雄鱼丰满粗壮,尤其性成熟雌体腹部膨大。雄鱼的体长体高比大于雌鱼的体长体高比[6]。
2.发育快速,性成熟期短,繁殖能力强(成熟雌鱼每隔一周可产卵数百粒)。在受精24h后,斑马鱼主要的组织器官原基已形成,各个脑室、眼睛、耳、血细胞、体节等均清楚可见,相当于28d的人类胚胎。在合适的养殖条件下,斑马鱼的性成熟期一般为3个月左右。雌雄鱼的交配行为受光刺激,可以通过调控光周期或控制雌雄鱼的接触而控制产卵时间。一尾雌鱼一般每次可产100—300枚,每周可产卵一次。由于其便于大规模养殖,可持续提供大量分析材料,因此可以用于人工诱变和突变体的筛选[7],成为目前唯一可以进行大规模随机诱变筛选隐性突变体的脊椎动物[8]。
3.卵和胚胎透明,体外受精,体外发育,易于观察。卵子比一般哺乳动物卵子大十倍,受精卵的直径约1m m,易于进行显微注射和细胞移植等操作,便于在不受损害情况下,进行细胞发育命运的连续跟踪观察和细胞谱系的分析。
4.与哺乳动物模型生物相比斑马鱼模型具有极大的优点,斑马鱼的胚胎很小,每次测定只需要很少量的样品,而且筛选可以在96孔微板上进行,每孔只需要100微升水。由于斑马鱼胚胎有可以提供营养的卵黄,因此第一周内不需要任何喂食。用药也很简单,小分子化合物可以溶于水中并扩散到胚胎中[6]。
5.胚胎学和遗传学操作技术成熟。在基因功能研究方面,已发展了转基因技术、基因过量表达技术、利用反义寡核苷酸抑制基因表达的技术、随机及靶基因定向诱变的技术、体细胞克隆技术等[7]。
6.基因组全系列测定已经完成。斑马鱼基因组测序工作开始于2001年,其基因组序列的破译极大地推动了功能基因组学的研究。
7.科学家发现,斑马鱼的脑部神经元较为简单和可预测,并发现斑马鱼脑中的许多神经元的排列简单而有规律,可用来建立筛选治疗人类疾病药物的模型,用于化学物品和毒理学研究。
8.斑马鱼的品系资源十分丰富,目前研究中常用的斑马鱼野生型品系主要为T u e b i n g e n品系、A B品系、W I K品系,斑马鱼基因组计划所用品系是T u e b i n g e n。此外,保存有3000多个突变品系和100多个转基因品系。
2 斑马鱼的应用
2.1 斑马鱼应用于人疾病模型
斑马鱼的基因组中含有约30000个基因,这个数目与人差不多,而且它的许多基因与人体存在一一相应的关系,更为难得的是:斑马鱼的肿瘤情况与人极为类似。在这些方面,斑马鱼作为一种理想的分子生物学模式生物,拥有其他脊椎动物所无法相比的优点。
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2.1.1 癌症
斑马鱼能像人类一样患癌症,遗传背景相对简单,其体内的致癌基因、肿瘤抑制子等与肿瘤相关基因也与人类有高度的保守性。通过诱变基因或细胞移植的方法可使斑马鱼罹患癌症,且患有癌症的斑马鱼与同类正常鱼杂交产生的后代也具有癌症的表型[8]。斑马鱼体内和人体内的肿瘤在组织学上的相似性使得这些肿瘤模型在其相应人类疾病的研究中有着重要的意义。在斑马鱼身上观察到各种各样的肿瘤,无论是自发产生的还是随后加入致癌物产生的。比如N-甲基-N-硝基鸟苷诱导间质肿瘤。特殊的肿瘤也通过转基因遗传产生。比如,在淋巴细胞中c-m y c基因的过度表达,在一些鱼身上发展成白血病。通过转基因耦合绿色荧光蛋白,为肿瘤生长的可视化提供了便利。虽然由于斑马鱼没有肺,胸腺和前列腺,限制了一些癌症模型的建立,但是很多抑制的靶点在斑马鱼身上已经确认,而且用遗传学方法确定了新的靶点。前不久,L a n g e n a u等将鼠源性的c-m y c基因(该基因对人体白血病和淋巴瘤的发生有着重要影响)与一个存在于斑马鱼淋巴细胞内的基因R a g2启动子相融合,再将融合基因的末端连上G F P基因,随后将三基因的嵌合体注射到斑马鱼的胚胎细胞中,使所有的鱼体细胞都包含有这种融合基因,从而建立起了白血病模型。通过观察发现,白血病细胞首先出现在胸腺(胸腺与免疫系统的发育有关),随后逐渐扩散到胸腺附近的腮和眼睛后面的组织,再进一步扩散至骨骼肌和腹内器官。这个模型有利于研究人员弄清楚某种基因是加快还是减缓T细胞急性成淋巴细胞白血病,同时这种模型还能够更快速、更直接的检验药物治疗这种疾病的效果[9],而且斑马鱼有很大的潜力用于寻找新的治疗方向和治疗方法。斑马鱼基于一种疾病的基因筛选的成本和费用不像用小鼠那么令人望而却步,因此必将成为新一代的用于建立癌症模型的动物。
2.1.2 神经系统疾病
斑马鱼为复杂的影响行为的综合神经功能的遗传学研究提供了机会。在药动学中改变人体的突触传递和神经细胞膜稳定,与斑马鱼的活动相似,表示在这些生物体中存在着相类似的神经网络。虽然小鼠的认知功能已经众所周知,但是因为需要基因筛选,使得很难大规模的去实施,斑马鱼最大的作用就在这里。众所周知,斑马鱼显示与许多医学行为相关,越来越多的酶作用物特性被发现。比如斑马鱼睡觉的行为特性已经达到解剖药理水平。另外,研究人员在斑马鱼体内发现了与神经嵴疾病相关的P h o x2b基因和对帕金森疾病有影响的U C H-L1基因,且与其人类同源基因具有高度保守性[10],该发现为神经嵴疾病和帕金森疾病的研究开辟了新的途径。
2.1.3 心脏疾病
斑马鱼的胎心在受孕3周时表现出类似于人胚胎的心脏,分为心房,心室,房室之间有瓣膜[11]。而且其胚胎和鱼苗透明,运用分子标记物如绿色荧光蛋白可对心脏方便快速地进行活体直接观察。对心脏发育过程中基因表达调控的研究有助于人们找到这些疾病的根源,找到重要的药物靶标,指导预防干预先天性心脏病发生或者心血管疾病的治疗。目前对于心脏发育的研究已经深入分子研究的层次。构建转基因鱼系作为研究的工具,同时大量突变体的获得也为更进一步深入研究心脏发育的分子机制提供了方便和可能[12]。
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斑马鱼在新药药理毒理方面的研究
2.1.4 先天性缺陷疾病
斑马鱼和人的发育机制相似,都是由单细胞发育而成的,其中胚胎发育是组织器官形成的重要阶段。可通过斑马鱼的胚胎发育过程研究人类胚胎发育过程中的不正常状态,精确分析发生胚胎畸形甚至死亡或引起先天性疾病的根本原因。中胚层是发育成肌肉、骨骼、循环系统等组织器官的细胞层,研究者发现对斑马鱼中胚层的形成有重要影响的D p r2基因在鱼和人体内保守,这一发现为揭示人的一些组织器官出生缺陷之谜提供了新思路[13]。
2.1.5 眼科疾病
色素性视网膜炎是一种严重影响人们视力的疾病,而在西方国家,年龄相关性黄斑变性疾病(A M D)是导致老年人失明的首要原因。斑马鱼特别适合建立眼科疾病模型,这个是一个惊人的缺乏药物发现和药物的发展的领域。黄斑病变性疾病主要是一个圆锥豆状核变性,斑马鱼有丰富的圆锥视网膜。一些相关技术已经发展到试验阶段并且可扩展为视觉缺陷方式,越来越多的突变体被发现。
2.2 斑马鱼的毒理研究
20世纪70年代末期,国外开始运用斑马鱼进行化合物的急性毒性研究[14]。90年代初开始被用于混合化合物的急、慢性毒性检测[15]。国内对斑马鱼的研究也逐渐增多,除了各种农药、污染物等对斑马鱼的急性毒性之外,还将斑马鱼应用到水质检测中[16]。
2.2.1 对内分泌的干扰
很多学者都对斑马鱼的内分泌干扰进行了研究。O l s s o n等[17]将成年雌鱼暴露在E 和E E中,发现其产下的胚胎发育受到抑制。很多有机氯化合物,如2,3,7,8一四氯一二苯基-对-二恶英(T C D D)和毒杀芬通过与A h-受体结合,而不是干扰雌激素受体,产生抗雌激素作用,影响生殖[18]。但是由于内分泌干扰物的机制是十分复杂的,所以有待进一步研究。
2.2.2 神经毒性
很多研究人员运用斑马鱼来研究有毒物质及酒精等引起的神经毒性,并进行了毒理学评估。B a r a b a等人发现[19],惊厥诱导剂戊四唑(P T Z)能使斑马鱼产生痉挛,研究发现P T Z在斑马鱼上观察到的行为变化、电图变化和分子变化与啮齿动物痉挛模型观察到的变化相似。
2.2.3 血管研究
斑马鱼胚胎可在无血液循环的几天内通过被动扩散来获得足够的氧气以维持正常发育,因此特别适合于血管系统研究[20]。通过对斑马鱼的研究证明:血管和神经在选择到达各自靶标的特定通路上具有相同的机制[21]。由此开辟了治疗策略的新途径———不仅能刺激局部缺血性疾病(如心脏和肢体缺血性疾病)中新血管的生成,而且能引导它们进入同等的功能性管路。
2.2.4 癌症研究
M i r a n d a等人[22]利用斑马鱼研究了细胞色素P450对前致癌化合物苯并芘(b e n z o [a]p y r e n)的活化作用及其脱毒作用,结果显示苯并芘通过与D N A形成加合物起到了活化作用.Y i n等人[23]利用斑马鱼研究了潜在的人类致癌物———五氯苯酚(P C P)在脊
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中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)二★★九年第三期椎动物中的基因毒性,发现P C P能引起肝细胞中p53基因的点突变。
3 总结
斑马鱼是脊椎动物,其心血管系统、视觉系统、免疫系统等与人类相应系统有许多共同特点。斑马鱼的基因组中含有约30000个基因,这个数目与人差不多,而且它的许多基因与人体存在一一相应的关系[24]。在这些方面,斑马鱼作为一种理想的分子生物学模式生物,拥有其他脊椎动物所无法相比的优点。虽然斑马鱼的作用很大,并不是说利用斑马鱼模型筛选出的有效药物就不再需要进行动物实验或临床试验,[25]其作用在于从成千上万种样品中快速筛选出可能数量很少的有效药物,再对这些有效药物进行动物实验或临床实验,从而节省了研究和开发药物的时间。
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【责任编辑:刘映雪】
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文献综述-斑马鱼及其应用
斑马鱼及其研究应用 作者：杜颖指导老师：张源淑 摘要：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 Zebrafish and Its Application Abstract:Zebrafish as an important model animal emerging, its in vitro fertilization, transparent embryo, internal organs can be directly observed during the development and testing organ change caused by drugs under the microscope, has very broad application prospects in the field of life sciences. zebrafish also has a live, high-throughput, growth and short reproduction cycles and highly similar to the human genome, etc., it is widely used in modeling human diseases, drug screening, and secondly, zebrafish also is applied in toxicology research, developmental biology and genetics, etc.. Because of its sensitivity, it has been used to monitor environmental pollutants and water testing.This paper mainly from several aspects of zebrafish research progress has been collated and summarized Key words:zebrafish Animal models Scientific research Development Infection Drug 斑马鱼(Danio rerio)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( Actinopterygii)鲤科( Cyprinidae)。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（Wellcome 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
药物毒理学01
药物毒理学Drug Toxicology 陈立峰研究员
第一节药物的基本作用
药物毒理学 第一节毒理学概述 第二节中药不良反应 第三节急性毒性试验 第四节长期毒性试验 第五节特殊毒性试验
第一节毒理学概述 药物毒理学(drugtoxicology)：是研究药物对机体有害作用的科学。 主要研究药物不可避免地导致机体全身或局部发生病理学改变，甚至引起不可逆损伤或死亡； 同时也研究药物对机体有害作用的发生、发展与转归，以及毒理机制与危险因素。 由于药品是专供人类防治疾病使用的特殊物质，具有两重性，需要正确评价其药理效应和不良反应，与其他各毒理学分支有所区别。
药物毒理学研究也包括新药上市前的安全性评价和危险性评估。 药物毒理学包括描述性毒理学(descriptive toxicology)、机制毒理学(mechanistic toxicology)和应用毒理学(ap-plied toxicology)。 描述性毒理学：通常仅直接考虑药物毒性的结果，为药物安全性评价和其他常规需要提供毒理学信息。 一般通过动物试验而获得毒性资料，评估药物使用时对人类的毒性作用。
通常在商业性或政府机构的毒性实验室进行研究，以获得药物基本毒性信息(数据库等)，用于确定大多数 用药情况下对各种器官的毒性(危害)。 通常研究的内容有急性或长期毒性，包括遗传毒性、生殖毒性和致癌性；机体对毒物的代谢和清除，毒物的吸收、分布与蓄积；以及产生毒性作用的量效试验。机制毒理学：通过研究药物对细胞或组织产生毒性的生理、生化改变，阐明药物对机体毒性作用的机制。通常在细胞组织学、生物化学和分子生物学水平，明确药物产生毒性的生物学过程。
发现毒理学的研究进展
*基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)基金(2002AA2Z342D 和2004A A2Z3774) 综 述 发现毒理学的研究进展 * 王全军,吴纯启,廖明阳 (军事医学科学院毒物药物研究所,国家北京药物安全评价研究中心,北京100850) [摘要] 发现毒理学又称为开发前毒理学(Predevelopmental Toxicology),是指在创新药物的研发早期,对所合成的系列新化合物实体(New Chemical Entities,NCEs)进行毒性筛选,以发现和淘汰因毒性问题而不适于继续研发的化合物,指导合成更安全的同类化合物。发现毒理学的研究既可加快药物研发进程,提高研发成功率,又减少资源消耗。笔者就发现毒理学研究的定义、必要性、研究内容、研究方法和我国当前的研究现状作一简述。 [关键词] 发现毒理学;新化合物实体(NCEs);毒性筛选 [中图分类号]R994 1;R965 1 [文献标识码]A [文章编号]1003-3734(2005)08-0958-04 Progresses of discovery toxicology research W ANG Quan jun,W U Chun qi,LI AO Ming yang (Institute o f Pharmacology and To xicology ,Academ y o f Military Medical Sciences ,National Beijing Center f o r Drug Sa fety Evaluation and Research ,Beijing 100850,China )[Abstract ] Discovery toxicology,also named predevelopmental toxicology,is to screen toxicities of new che mical entities (NCEs)in the discovery phase of ne w drug research,to discover and eliminate the compounds that are unsuitable for further development due to their toxicity as early as possible,and to optimize the next more safe compounds.Discovery toxicology research can break through the limitation and improve the efficiency of drug research.This article will present the concept of discovery toxicology,the essentiality of discovery toxicology research.The content,methods and current status of discovery toxicology in China are described too. [Key words ] discovery toxicology;new chemical entities(NCEs);toxicity screening 药物研发成功与否部分取决于在研发早期严格淘汰不适合进一步研发的化合物。在药物临床前阶段,毒性问题是研发失败的主要原因。在研发早期尽早发现候选化合物的潜在毒性是毒理学研究的重要问题。 多年来,新药研发越来越多地依赖于生命科学技术的研究进展。在新药设计方面,化学家参考药物作用靶、内源性配体和底物的化学结构特征,应用计算机辅助药物设计手段发现选择性作用于靶位的新药;在新药活性筛选方面,现代药物组合化学与体外高通量筛选的成功结合极大地提高了先导化合物的发现速度;在新药的药动学(ADME)研究方面,多种基于药物代谢酶或转运体的药动学筛选模型已开始应用于新药开发研究。这些新技术的成功运用大 大加快了药物研发早期的药物发现、药物合成、药效筛选的进程,从而产生大量的候选化合物。传统药物毒理学研究在时间、经费、样品消耗量和动物数等方面都花费巨大,在药物毒作用机制研究方面难以阐明一些临床使用药物的毒性机制和理想的应急解毒措施,因此传统药物毒理学无法满足因新的生物技术而产生的海量候选化合物的毒性筛选研究,成为限制整个药物研发的瓶颈。而发现毒理学(Discovery Toxicology)的研究将打破这个瓶颈,既可加快药物研发进程,提高研发成功率,又减少资源消耗。笔者就发现毒理学研究的含义、必要性、研究内容、研究方法和我国当前的研究现状作一简要综述。1 定义、产生背景和产生的必要性 伴随着科学技术的发展,当代毒理学的发展将 958
斑马鱼动物模型的应用介绍
斑马鱼动物模型的应用 斑马鱼（Danio rerio）属于辐鳍亚纲（Actinopterygii）鲤科（Cyprinidae）短担尼鱼属（Danio）的一种硬骨鱼，原产于南亚，是一种常见的热带观赏鱼，因其体侧具有斑马一样暗蓝与银色相间的纹条而得名。 斑马鱼个体小，易于饲养，成体长4-5cm，雄鱼体修长，雌鱼体肥大。可在有限空间里养殖相当大的群体，可满足样本需求量大的研究。斑马鱼发育迅速，在28.5℃培养条件下受精后约40min完成第一次有丝分裂，之后大约每隔15min分裂一次，24h后主要器官原基形成，相当于28d的人类胚胎，幼鱼孵出后约3个月达到性成熟。雌雄鱼通过调控光周期控制14:10（光照:黑暗）产卵时间，成熟鱼每周可产卵一次，一尾雌鱼每次可产卵100-300枚。胚胎体外受精，体外发育，胚体透明，易于观察。受精卵直径约1mm，易于进行显微注射和细胞移植等操作。 一、斑马鱼的品系 经过30多年的研究应用和系统发展，已有约20个斑马鱼品系，斑马鱼基因数据库-ZFIN （http://zfin/org）里有相关的资料可供查询和下载。目前研究中常用的斑马鱼野生型品系主要为AB 品系、Tuebingen（Tu）品系、WIK 品系，斑马鱼基因组计划所用品系是Tu。AB 品系是实验室常用的斑马鱼品系，由单倍体细胞经早期加压法获得。Tu品系斑马鱼具有胚胎致死突变基因，用于基因组测序前敲除该致死突变基因。WIK品系较Tu品系具有更多的形态多样性。此外，还保存有3000多个突变品系和100多个转基因品系。这些品系资源对于利用斑马鱼开展各种科学研究起着很大的推动作用。 二、斑马鱼突变品系的筛选 斑马鱼突变的方法主要有三种：已基亚硝脲（ENU）化学诱导、γ或χ射线照射和插入诱变。ENU是一种DNA烃基化试剂，在生殖细胞减数分裂前诱导碱基对的替换，诱导产生的突变率为0.1%-0.2%，涉及单个基因的突变。射线照射导致染色体大片段的缺失或染色体重排，产生突变率达1%。插入诱变是以逆转录病毒为载体，用显微注射法将目的基因片段导入斑马鱼受精卵，整合到基因组中，干扰正常基因表达。射线照射产生的突变率是ENU 化学诱导的10倍，但由于突变涉及多个基因，突变的表型是受若干基因调控的结果，不利于基因功能的分析，因此，ENU化学诱导法是斑马鱼突变的主要方法。研究含有纯合致死
新药毒理学研究现状和展望——毒理学论文
新药毒理学研究现状和展望 吴远洪 随着医药科技的不断进步发展，人类开发药物的技术越来越成熟，研发新型药物的周期也越来越短，特别是加上巨大的医药市场利润的诱惑，让众多药物研发企业都在日夜不停地开发新药物。虽然研发一种新型药物仍然具有较高的门槛，但是每年上市的新药也并不少，而且很多都是针对现在重大疾病的药物（见表一），然而，“是药三分毒”，药物的上市虽然解决了很多人类疾病，但也同样带来了一系列的不安全因素，近年来，由药物导致事故的报道已是屡见不鲜，每年因为出现重大不良反应或者毒副作用而撤出市面的药物也不在少数，从80年代起，撤药事件就有17起（见表二），因此而造成的经济损失，包括企业经济和社会经济基本上都是天文数字，更重要的是其直接造成的生命和健康的代价更是无可估量。 药物不良反应（adverse drug reaction,ADR）是指合格药品在正常用法用量情况下出现的用药目的无关或意外的有害反应[6]。毒理学是研究毒物与机体交互作用的一门学科，已经为人类提供了重要的以剂量-效应关系为中心的数据资料，为化学物毒性评价和人类危险度量化评估提供了基本数据[7]。所以，毒理学是一种预测临床药物毒性，药物安全性评价的重要手段，为药物上市前做好良好的铺垫，也为以后避免造成不必要的经济浪费提供一个决策点。因此，建立准确性高、可靠的药物毒性研究机制是新药研发过程中迫切希望解决的问题。本文就为毒理学在新药研发的应用做出以下综述。 表一、2008-2009年中国上市新药分类统计
一、 毒理学在药物研发的必要性 众所周知，新药研发是一个长周期、高风险、高投入和高产出的工作和过程。其中在整个药物研发过程，临床前毒理学具有非常重要的参考价值和决策价值，其必要性不仅仅体现在经济效价上，也体现在社会价值上。 1.1 毒理学的经济效价 通常情况下，新药从发现到正式上市需要10年左右的时间，2010年一种新药从研发到进入Ⅲ期临床试验所需的费用增加到19亿[1]。所以研发一种药物是建立在庞大的资金链和漫长的研发周期基础上的，其中所付出的人力物力更是乃以计数，然而就算有多艰难研究出来的药物，因为一个不良反应也照样可以彻底毁掉这个药物，甚至是整个企业。往往一个药物的不良反应不仅仅给人们的生命健康带来强烈的冲击，就连企业本身也难脱劫难，就算是基础坚固的百年商业帝国也一样被摧毁殆尽，这在医药历史上已不是鲜为人知的事。因此，如果因为药物不良反应而撤出市场的话，其浪费的资源和付出的代价是相当惊人的。 新药研发经济学研究表明，新药临床试验成功率从20%提高到33%， 可节表二、历史上FDA 的撤药事件
物质对淡水鱼(斑马鱼)急性毒性测定方法
《水质物质对淡水鱼(斑马鱼)急性毒性测定方法》 编制说明 （征求意见稿） 国家环境保护总局南京环境科学研究所 2008年03月
目次 1．任务来源及工作过程 (1) 1.1任务来源 (1) 1.2工作过程 (1) 2．修订本标准的必要性及法律依据 (2) 2.1 必要性及目的意义 (2) 2.2 修订本标准的法律依据 (3) 3．标准修订的原则与技术路线 (3) 3.1 标准修订的原则 (3) 3.2技术路线 (5) 4．标准适用范围 (5) 4.1 试验方法选择 (5) 4.2 试验用鱼选择 (6) 5. 标准的主要内容说明 (6) 5.1 方法原理 (6) 5.2 试剂和材料 (6) 5.3 仪器设备 (7) 5.4 干扰及消除 (8) 5.5 样品 (8) 5.6 试验步骤 (9) 5.7 结果计算 (10) 6. 参考文献 (10)
1．任务来源及工作过程 1.1任务来源 本标准由2006年国家质检总局（国质检财函[2007]971号）和2007年国家质检总局（国质检财函[2007]9909号）和国家环保总局2006 年（环办函（2006）371 号）下达编制任务，由国家环境保护总局南京环境科学研究所负责起草，项目编号为992号。本标准是在已颁布的GB/T 13267-91《水质物质对淡水鱼(斑马鱼)急性毒性测定方法》文本基础上修订的。 1.2工作过程 国家环境保护总局南京环境科学研究所为本标准的修订单位，根据标准修订要求成立了标准编制组，主要成员如下： 表1 编制组主要成员名单 姓名职称专业备注 周军英研究员环境生物项目负责人，制定方案 韩志华助研环境毒理主要人员，组织实施、执笔人 单正军研究员环境毒理主要人员，审定 石利利研究员环境化学主要人员，审定 卜元卿助研环境毒理主要人员，具体实施 其他略参加人 1.2.1 标准开题论证 标准修订任务下达后，国家环境保护总局南京环境科学研究所即投入了前期的调研工作，并于2007年2月12~13日在南京召开了《水质物质对淡水鱼（斑马鱼）急性毒性测定方法》标准修订开题论证会。会议邀请了浙江大学、南京大学、沈阳化工研究院等与标准制订有关的各方面专家5人，专家组认真听取了承担单位的汇报，详细审阅了承担单位提交的开题报告材料，经过充分讨论，提出了专家组意见。专家组肯定了标准编制原则、技术路线并提出了专家组修改意见，标准修订组根据专家意见对方案进行了修改和补充。
基于斑马鱼的模式生物的关于人类疾病的最新研究进展
基于斑马鱼的模式生物的关于人类疾病的最新研究进展 摘要：作为一种理想的生物实验模型，斑马鱼在生物学和人类疾病发面有着广泛的科研价值。参考以斑马鱼物生物模型所得的实验研究对于人类疾病的防治有重要的借鉴意义。 关键词：斑马鱼，模式生物，人类疾病 正文： 随着现代生物科学的不断发展，传统的以单一生物模型为研究模板的方式已经不能 满足日益丰富的研究内容，越来越多的生物学研究开始转向以模式生物为研究对象。由于 模式生物的基因在进化的保守性以及遗传密码的通用性，模式生物为其他的实验生物提供 了良好的实验模板，因此，选择合适的模式生物可以使实验祈祷事半功倍的效果。[1] 就目前所用于科学实验的模式生物而言，主要有果蝇，大肠杆菌，斑马鱼，小鼠， 酵母菌和拟南芥等。其中，斑马鱼以其容易捕获，易于饲养，生长周期短，繁殖能力强， 基因组与人类有高度保守性，使得斑马鱼及其胚胎在模式生物研究领域起着不可替代的重 要作用[2]。早在1981年，在Oregon带血的著名遗传学家Streisinger等就在Nature杂志 上发表了第一篇关于斑马鱼的科研论文。自此之后，斑马鱼就开始广泛的运用于发育与遗 传毒理学、生物学、医学、环境毒理学和药物研发等多个领域。[3]在这里主要介绍斑马鱼 及其胚胎在人类疾病模型构建中的研究应用。 一、关于造血疾病的模型研究 斑马鱼血小板和人类的有所差异，主要为带有稀疏细胞质巨大细胞核的有核细胞。但在电镜下表面较为光滑，染色质细密，较易于观察。不过最主要的是两者在生理功能上 具有某些相似性，包括血小板的黏附、激活聚集和释放反应等。所以斑马鱼作为模式生物 研究血小板具有较强的可行性。Gregory等[4]通过将斑马鱼幼鱼暴露在FeCl3中，利用激光损伤的方法损伤血管壁，构建血管闭塞模型。发展了激光介导血栓形成的方法，并通过这 个方法来了解斑马鱼血小板功能的变化。Langenau等[5]将源于小鼠的c-myc基因与斑马鱼 胚胎的Rag2基因融合，再在这个基因的尾部连接上GFP基因，之后植入到斑体细胞，从而影响了造血细胞的的基因表达，建立了斑马鱼白血病模型。 二、关于神经系统疾病的模型研究 在斑马鱼关于人类神经系统的疾病研究主要指关于阿尔茨海默病(AD)，帕金森综合 症(PD)，亨廷顿舞蹈症(HD)以及肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)的疾病研究。
药物非临床药理毒理研究与评价
药物非临床药理毒理研究与评价 张晓颖 2013/11/01
内容概要?药物非临床药理毒理研究主要内容 ?非临床指导原则体系的历史和现状 ?对修订后的非临床药理毒理指导原则的分析–药物非临床药代动力学研究技术指导原则 –药物毒代动力学研究技术指导原则 –药物单次给药毒性研究技术指导原则 –药物重复给药毒性研究技术指导原则 –QT间期延长潜在作用非临床研究技术指导原则?毒理学研究中应考虑的关键问题 ?个人感悟
药物非临床药理毒理研究主要内容?有效性：药效学研究 –体内和体外 –多种模型 –没有具体的指导原则（除了细胞毒类抗肿瘤药物） ?毒性：毒理学研究 –药物一般药理学研究技术指导原则 –药物刺激性、过敏性和溶血性研究技术指导原则 –药物毒代动力学研究技术指导原则 –药物单次给药毒性研究技术指导原则 –药物重复给药毒性研究技术指导原则 –QT间期延长潜在作用非临床研究技术指导原则 ?PK行为：药代动力学研究 –药物非临床药代动力学研究技术指导原则
非临床指导原则体系的历史?1993版：卫生部药政局 –新药药理毒理学研究指导原则（西药、中药） –系统总结，探索经验 ?1999版：ICH指导委员会 –药品注册的国际技术要求 –系统介绍，制定全新指导原则 ?2005版：国家食品药品监督管理局 –转化国外现有指导原则 –丰富指导原则体系
非临床指导原则体系的现状 （2013版） ?关键点： –中化药合并 –毒代动力学常规要求 –动物数增加 –阶段性符合国际现状 –方法学问题 –受试物方面分别表述 –GLP相关要求 ?现有指导原则的修订/合并： –一般药理学研究合并修订 –急性毒性研究合并修订 –长期毒性研究合并修订 –刺激性研究合并修订 –药代动力学研究修订 ?新指导原则的制定： –供试品分析 –毒代动力学 –QT间期研究
13 药物毒理学绪论
第一章药物毒理学绪论 药物毒理学(drug toxicology):研究药物对机体的毒性反应、中毒机制及其防治方法的一门独立的学科,它也就是药理学研究不可缺少的内容之一。 ?就是研究药物对生命有机体有害作用的科学 ?就是毒理学的分支学科之一 ?就是一门与药学、药理学、临床药物治疗学密切相关与交叉的药学边缘学科。 第一节毒理学概述 毒理学 (toxicology) : 传统毒理学:研究外源化学物对生物体损害作用的学科。 现代毒理学:以毒物为工具,在实验医学与治疗学的基础上,发展为研究化学、物理与生物因素对机体的损害作用、生物学机制、危险度评价与危险度管理的科学。 一、毒理学简史: (一)古代与中世纪毒理学 ?萌芽 5000前(3000-2000 B、C),有文字记载约3500年历史。 ?最早的毒物研究开始于1500 B、C,人类最早的医书、古埃及的《埃伯斯草文稿》已记载了700多种的毒物与药物,如毒芹、铅与锑等。 ?公元50年希腊医生迪奥斯克理德斯(Dioscorides)所著的《药物论》,把毒物分成动物、植物与矿物,描述配图,成为之后16世纪毒物的主要资料。 ?我国明朝初的《本草纲目》等也记载了有关毒物。如砒石、钩吻、乌头、番木鳖等。 (二 )启蒙时代毒理学 ?产业革命前 由于社会上中毒、误服——法医毒理学 化学药物的合成——药物毒理学 ?产业革命后(19世纪) 工业革命快速发展,职业中毒——工业毒理学
(三 )现代毒理学 ?二次世界大战药品、农药、工业化学物生产的大量增加,毒理学研究亦应运而生。 ? 20世纪20年代许多药物毒性事件的发生,形成了毒理学研究的雏形:砷中毒、氨基比林退热、 2,4二硝基酚减肥、磺胺事件等。 ? 20世纪50年代,FDA对毒理学的职能开始加强 ? 20世纪60年代,震惊世界的“反应停事件”极大地推动了毒理学科学的发展。 1、现代毒理学特点: ?研究范围不断扩大,合作研究机构应运而生。 ?研究内容不断深入,并取得了一些突破性进展。 ?在宏观管理与立法方面的作用日益重要,危险度评定开始成为现代毒理学研究的主要目的与任务。 ?趋于早期参与新产品开发,与经济发展的关系更加密切。 ?学术队伍不断壮大,国际间学术交流不断发展。 2、众多学科交叉渗透 3、从高度综合到高度分化 4、新技术新方法在毒理学研究的应用 基因组学、蛋白质组学的原理与技术的发展与应用,为建立高通量毒性检测、有害因素鉴定方法提供了技术支特 生物标志物的研究与确定,为工业毒物、药物、环境毒物的危险度评价提供了工具。 5、系统毒理学 人类基因组计划(HGP,1990启动) 环境基因组计划(EGP,1998启动) 毒理基因组学(Toxicogenomics,2000) 系统毒理学(Systems toxicology,2002) …… 二、毒物(toxicant)
台湾地区斑马鱼研究现状
HEREDITAS (Beijing) 2012年9月, 34(9): 1089―1096 ISSN 0253-9772 https://www.wendangku.net/doc/8a626411.html, 综 述 收稿日期: 2012?03?01; 修回日期: 2012?09?12 基金项目:马偕中原合作计划项目(编号：MMH-CY-9905; MMH-CY-10001; MMH-CY-10005)资助 作者简介:陈吉芳, 博士后, 研究方向：转基因斑马鱼。Tel: 886-32653546; E-mail: randeonneo@https://www.wendangku.net/doc/8a626411.html, 通讯作者:萧崇德, 助理教授, 研究方向：建立斑马鱼疾病模式。E-mail: cdhsiao@https://www.wendangku.net/doc/8a626411.html,.tw 网络出版时间: 2012-8-7 15:00 URL: https://www.wendangku.net/doc/8a626411.html,/kcms/detail/11.1913.R.20120807.1500.003.html DOI: 10.3724/SP.J.1005.2012.01089 台湾地区斑马鱼研究现况 陈吉芳1, 陈持平2, 萧崇德1,3 1. 中原大学生物科技系, 中坜 32023; 2. 马偕纪念医院医学研究部, 淡水 25160; 3. 中原大学奈米科技中心, 中坜 32023 摘要: 台湾地区斑马鱼研究起始于1996年, 在经历了约8年的萌芽期(1996~2003年)之后, 目前已进入到茁壮 期(2004~现今), 现今全台湾共有83个实验室使用斑马鱼作为实验材料, 台湾地区斑马鱼研究社群的研究主题可大致分成3大类: (1) 胚胎发育; (2)人类疾病; (3) 生物技术。累积至今与斑马鱼相关论文发表总数已达到342篇。自2010年起, 台湾也成立了两个斑马鱼种质资源库(TZCAS 与ZeTH)。在种质资源库的充分协助下, 目前许多医院的临床医师、工程与生物信息相关领域的研究人员, 也开始加入斑马鱼研究社群进行跨领域的整合性研究, 成为现今台湾地区斑马鱼研究的一大特色。 关键词: 斑马鱼; 种质资源库; 台湾地区 Zebrafish research in Taiwan CHEN Chi-Fang 1, CHEN Chih-Ping 2, HSIAO Chung-Der 1,3 1. Department of Bioscience Technology , Chung Yuan Christian University , Chung-Li 32023, Taiwan, China ; 2. Department of Medical Research , Mackay Memorial Hospital , Tamsui 25160, Taiwan, China ; 3. Center of Nanotechnology , Chung Yuan Christian University , Chung-Li 32023, Taiwan, China Abstract: The initiation time for zebrafish research in Taiwan was around 1996 and experienced eight years (1996-2003) to establish the fundamental base. From 2004 onwards, zebrafish research project and population in Taiwan is exponentially increasing to a total number of 83 independent research laboratories at this moment. Three major research topics of devel-opmental biology, human disease, and biotechnology are conducted by zebrafish community in Taiwan. Up to now, 342 scientific refereed papers have been published by Taiwan researchers. By 2010, two zebrafish stock centers of TZCAS and ZeTH have been established to provide fish resources to zebrafish community. By the fully support of two zebrafish stock centers, attending physicians and experts in the fields of engineering and bioinformatics are working together with zebrafish people and obtained fruitful results in zebrafish researches in recent years. Keywords: zebrafish; stock center; Taiwan
药物毒理学绪论
第一章药物毒理学绪论 药物毒理学（drug toxicology）：研究药物对机体的毒性反应、中毒机制及其防治方法的一门独立的学科，它也是药理学研究不可缺少的内容之一。 ?是研究药物对生命有机体有害作用的科学 ?是毒理学的分支学科之一 ?是一门与药学、药理学、临床药物治疗学密切相关和交叉的药学边缘学科。 第一节毒理学概述 毒理学 (toxicology) ： 传统毒理学：研究外源化学物对生物体损害作用的学科。 现代毒理学：以毒物为工具，在实验医学和治疗学的基础上，发展为研究化学、物理和生物因素对机体的损害作用、生物学机制、危险度评价和危险度管理的科学。 一、毒理学简史: (一)古代与中世纪毒理学 ?萌芽 5000前(3000-2000 B.C)，有文字记载约3500年历史。 ?最早的毒物研究开始于1500 B.C，人类最早的医书、古埃及的《埃伯斯草文稿》已记载了700多种的毒物和药物，如毒芹、铅和锑等。 ?公元50年希腊医生迪奥斯克理德斯（Dioscorides)所著的《药物论》,把毒物分成动物、植物和矿物，描述配图，成为之后16世纪毒物的主要资料。 ?我国明朝初的《本草纲目》等也记载了有关毒物。如砒石、钩吻、乌头、番木鳖等。 (二 )启蒙时代毒理学 ?产业革命前 由于社会上中毒、误服——法医毒理学 化学药物的合成——药物毒理学 ?产业革命后(19世纪)
工业革命快速发展，职业中毒——工业毒理学 (三 )现代毒理学 ?二次世界大战药品、农药、工业化学物生产的大量增加，毒理学研究亦应运而生。 ? 20世纪20年代许多药物毒性事件的发生，形成了毒理学研究的雏形：砷中毒、氨基比林退热、 2,4二硝基酚减肥、磺胺事件等。 ? 20世纪50年代，FDA对毒理学的职能开始加强 ? 20世纪60年代，震惊世界的“反应停事件”极大地推动了毒理学科学的发展。 1.现代毒理学特点： ?研究范围不断扩大，合作研究机构应运而生。 ?研究内容不断深入，并取得了一些突破性进展。 ?在宏观管理和立法方面的作用日益重要，危险度评定开始成为现代毒理学研究的主要目的和任务。 ?趋于早期参与新产品开发，与经济发展的关系更加密切。 ?学术队伍不断壮大，国际间学术交流不断发展。 2、众多学科交叉渗透 3、从高度综合到高度分化 4、新技术新方法在毒理学研究的应用 基因组学、蛋白质组学的原理和技术的发展和应用，为建立高通量毒性检测、有害因素鉴定方法提供了技术支特 生物标志物的研究和确定，为工业毒物、药物、环境毒物的危险度评价提供了工具。 5. 系统毒理学 人类基因组计划(HGP,1990启动) 环境基因组计划(EGP,1998启动) 毒理基因组学(Toxicogenomics,2000) 系统毒理学(Systems toxicology,2002) ……
斑马鱼在转基因动物研究中的应用
·研究报告· 生物技术通报 BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2013年第2期 1981年美国俄勒冈大学著名遗传学家George Streisinger 在《Nature》杂志上发表关于斑马鱼人工雌核发育的研究论文，标志着斑马鱼开始进入实验室模式生物研究领域，至今已有超过30年的历史。20世纪90年代中国开始参与斑马鱼研究。近几年，随着斑马鱼模式生物南方中心、北方中心和国家种质资源库相继成立，中国斑马鱼研究也开始进入高速发展阶段。由于体积小、代时短、胚胎透明、体外发育等特点，斑马鱼在模式生物研究中的地位越来越重要。随着显微注射、重组体构建以及荧光标记等技术的快速发展，转基因斑马鱼已经广泛用于脊椎动物基因表达调控、发育分化、形态发生、人类疾病、药物筛选和环境检测等研究领域。本文将 收稿日期：2012-07-20基金项目： 中国高技术研究发展“863”计划（2008AA10Z402），国家自然科学基金项目（31170119），中国农业科学院基础研究基金项目 （0042011006，0042012003） 作者简介：刘丽丽，女，硕士研究生，研究方向：微生物分子生物学与基因工程；E -mail ：lilyinmay@https://www.wendangku.net/doc/8a626411.html, 通讯作者：闫艳春，女，博士，教授，研究方向：微生物分子生物学与基因工程；E -mail ：yanyanchun@https://www.wendangku.net/doc/8a626411.html, 斑马鱼在转基因动物研究中的应用 刘丽丽?王健?吴巍?王海胜?闫艳春 （中国农业科学院研究生院，北京 100081） 摘 要： 近年来的研究表明，脊椎动物斑马鱼已发展成为一种十分重要的模式生物，在基因表达调控、发育与分化、形态发生、发病机理、药物筛选和环境检测等诸多研究领域都有重要的应用价值。在回顾模式生物应用与发展的基础上，着重概述斑马鱼作为模式生物的优越性、斑马鱼转基因技术的发展现状、转基因斑马鱼的应用领域，并提出斑马鱼转基因技术进一步发展可能面临的问题。 关键词： 模式生物 斑马鱼 Danio rerio 转基因动物 应用 Application of Zebrafish in Research of Transgenic Organisms Liu Lili Wang Jian Wu Wei Wang Haisheng Yan Yanchun （Graduate School of Chinese Academy of Agracultural Sciences ，Beijing 100081） Abstract:?The recent explosion of transgenic zebrafish lines in the literature demonstrates the value of this model system for detailed in vivo analysis of gene regulation, development and differentiation and morphogenetic movements, as well as drug screening and environment monitoring. After an outline of the application and development history of vital models from Escherichia coli to Musmusculus , the superiority of zebrafish as a model organism will be emphasized. Then this article will review the development history of transgenic technology in zebrafish and the uses of transgenic zebrafish. And finally problems in future development of transgenic zebrafish will be presented. Key?words:?Model organism Zebrafish Danio rerio Transgenic animal Application 就斑马鱼在转基因动物研究中的应用进行介绍，并对该领域存在的问题进行总结。 1 常见模式生物 1.1 模式生物的发展历史 模式生物（model organism）能够代表一类生物的基本特点，结构相对简单并易于进行试验操作，因此普遍用于遗传学、发育生物学、生理学和分子细胞学等方面的研究。其普遍特点是：首先，生理特征能够代表生物界的某一大类群；其次，试验材料容易获得，并易于在实验室内饲养、繁殖速度快，研究维持费用低；最后，容易进行试验操作，特别是遗传学分析［1］。一般认为模式生物的应用源于格
分子毒理学研究的现状与展望
#述评#分子毒理学研究的现状与展望 庄志雄 近20年来,细胞与分子生物学理论与技术的飞速发展赋予毒理学工作者新的启迪和工具,从而改变了传统毒理学研究的基本格局,真正实现了从整体和器官水平向细胞和分子水平的飞跃,在阐明毒物对机体损伤作用和致癌过程的分子机制方面取得了重要的突破,形成了一些新的研究热点,建立了许多新的分子生物标志物的检测方法,成为沟通毒理学实验研究与人群流行病学调查的/共同语言0,使宏观与微观研究有机地结合起来,改变了化学物质危险度评价的模式,大大促进了环境医学和其他生物科学的发展。 一、分子毒理学研究的几个热点 1.机体对环境应激的反应和应激蛋白的形成:生物体无论是处于高温或非高温应激条件下(如缺血、缺氧、氧化应激、感染及接触某些化学物和药物等)都会产生一系列普遍而保守的应答,诱导细胞中基因表达谱的改变,合成一组保守的热休克(应激)蛋白(heat shoc k/stress proteins,HSPs),其他参与细胞正常功能的基因表达则暂时受到抑制。HSPs具有重要的生物学作用,如:保护细胞或生物渡过暂时的危险状态;再次面对应激时,其耐受性增高;在机体生长、发育、分化等生理过程中起重要作用;作为/分子伴侣0,参与蛋白质折叠、装配、降解、转移和修复;与一些重要的生物活性物质,如某些激素、干扰素、白细胞介素、癌基因等有密切联系,与肿瘤的发生有关。因此,HSPs 基因表达及其调控机制日益为人们关注,成为当今国际研究的热点。另一类重要的应激蛋白是金属硫蛋白(metallothionein,MT))))一种低分子量、富含半胱氨酸、具有热稳定性的金属结合蛋白,可被有毒金属如镉、汞、砷等所诱导。近年来发现,接触其他的化学物(如CCl4、甲萘酚)和某些人体必需的元素如铜、锌及氧化应激等,也能诱导组织产生MT。MT除结合重金属外,本身也有清除氧自由基的作用。最近,国外用转基因技术研制出MT高表达和删除MT的转基因动物,用于研究MT的功能(如抗氧化应激、对肝和肾毒性的拮抗作用等)。我国已有许多单位对MT 的诱导、生物学特性、分离鉴定及其与靶器官(肝、肾等)毒性的关系开展了广泛的研究。 作者单位:518020中国预防医学科学院深圳研究中心 2.毒物对细胞周期监控关卡机制的影响:细胞增殖是生命过程的基本特征,与机体的生长发育、创伤的愈合、组织器官分化、细胞程序性死亡都有密切联系。但是,细胞的异常增殖在肿瘤的发展过程中起重要作用。近年来对于细胞增殖与致癌的关系已逐渐深入到化学致癌物如何影响细胞周期的调控方面。细胞周期是一个程序性的、周而复始的级联过程,有赖于一种称之为细胞周期关卡(checkpoints)的监视控制机制来完成。这种关卡在接触毒物后维持细胞周期中DNA的稳定性方面起重要作用,能暂时中止或推迟细胞周期的进程,提供给细胞足够的时间在下一个周期到来之前修复DNA损害。现已明确,这个体系是由真核细胞中专门控制细胞周期的一系列基因的表达产物组成,其中,以周期素(cyclin)和周期素依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kina se,Cdk,又称Cdc)最为重要。当细胞接触遗传毒物时,引发出各种细胞反应来诱导Cdk的抑制蛋白,在细胞周期的不同控制点(如G1和G2期)与Cdk结合或与cyclin/Cdk复合物结合,形成不同的屏障,从而抑制cyclin/Cdk活性,发挥关卡作用。例如,P53是一种生长性抑制蛋白,当DNA受损时,刺激P53蛋白短暂地蓄积,细胞周期停止在G1期中,DNA合成复制,使之有足够时间修复损害的DNA,保证细胞基因组的稳定。目前已知的抑制蛋白质还有P15、P16、P18、P21和P27等。 3.环境毒物对细胞信息传递过程的影响:细胞信息传递是80年代以来生物学研究领域中最活跃的部分之一。细胞内信息传递系统的基本结构主要由特异性的膜受体、G蛋白、一系列第二信使[如:cAMP、cGMP、二酰基甘油(DAG)、IP3、Ca2+]及蛋白激酶、靶向功能蛋白和多种控制蛋白组成。近年来,两种气态第二信使)))NO和CO的传递系统也基本明了。此外,某些细胞外信息(如甾体激素类)可直接进入细胞内而与细胞内受体结合,然后进入细胞核,改变基因的表达。各种毒物可在细胞信息传递途径的各个环节起作用。例如,一种非常重要的环境污染物)))二口恶口英(TCDD)可结合到Ah受体使其活化,与转录因子(Ah受体转运蛋白)形成异二聚体,这种三元复合物结合到DNA的调控序列上,使某些蛋白(如:
斑马鱼在新药药理毒理方面的研究_梁爽
中山大学研究生学刊(自然科学、医学版) 第30卷第3期 J O U R N A LO FT H EG R A D U A T E S V O L.30№3 2009 S U NY A T-S E NU N I V E R S I T Y(N A T U R A LS C I E N C E S、M E D I C I N E) 2009 斑马鱼在新药药理毒理方面的研究＊ 梁 爽 (中山大学生命科学学院,广州510275) 【内容提要】斑马鱼作为一种新的模式动物,已经在新药的药理和毒理研究 方面得到了广泛的应用。随着基因学和胚胎学的发展,证明了斑马鱼的生物学 特性接近于人类生长全过程,使其在人类疾病研究等方面表现出重要的作用。 本文阐述了斑马鱼的特点,以及其应用于人类疾病模型和药物药理毒理方面的 成果和前景。 【关键词】斑马鱼;模式动物;药理;毒理 斑马鱼(D a n i o r e r i o)俗称蓝条鱼、花条鱼、斑马担尼鱼,隶属鲤科、短担尼 鱼[1],是一种热带观赏鱼,因其体侧具有像斑马一样纵向的暗蓝与银色相间的条纹而得名。产于孟加拉和印度等国。斑马鱼成鱼体型较小,体长4～6厘米,胚胎透明且体外发育,易于活体观察;生长发育快,受精后24小时主要器官原基基本形成,便于研究组织器官的发育和功能;2～3个月可长成成鱼,繁殖能力强且易于饲养,单独一对成年的鱼一星期就可以繁殖一次,雌鱼每周可产卵200～300枚,可快速获得大量胚胎[2]。斑马鱼的特点使其早在20世纪30年代,就作为经典的生长和胚胎模型。在20世纪70年代开始受到科学家们的关注,并成为最重要的模式脊椎动物之一[3]。S t r e i s i n g e r等( 1981)在“N a t u r e”上发表了斑马鱼的体外受精技术、单倍体诱导技术,建立了纯合品系,并介绍了斑马鱼的第一个自然突变体—g o l d e n,这是斑马鱼成为模式动物新宠的开端[4]。自20世纪90年代初以来,斑马鱼因其多方面的优点已成为模式动物家族中重要的一员,受到越来越多的重视和利用。 斑马鱼由于发育前期细胞分裂快,胚体透明,特定的细胞类型易于识别等有利因素,成为脊椎动物中最适于做发育生物学和遗传学研究的模式生物[5]。很多致力于用胚胎和基因处理疾病模型的研究者都转而对斑马鱼产生了兴趣。随着今年来的研究发现,斑马鱼虽然不是哺乳动物,但是随着斑马鱼基因技术得到了发展,如克隆,转基因技术,诱变和绘制方法,以及斑马鱼基因组测序工程的完成,发现斑马鱼的基因与人类的基因保守度达到85%,使得斑马鱼后来居上成为了新一代的人类疾病模型。 ＊收稿日期:2009-09-17 作者简介:梁爽,女,中山大学生命科学学院药理学2008级硕士研究生,研究方向:天然药物药理;E-m a i l:c o l d v i v i@126.c o m.