河南省兒童醫(yī)院斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)室 正在進(jìn)行科研的工作人員 制圖/郭晗
頂端新聞·河南商報(bào)首席記者 楊曉妍 記者 蘇梓晴 丁博洋 文/圖
神舟二十號(hào)載人飛船于4月24日17時(shí)17分發(fā)射。跟著神舟二十號(hào)一起出征太空的，還有渦蟲(chóng)、斑馬魚(yú)和鏈霉菌。曾被稱為“水中小白鼠”的斑馬魚(yú)，如今已是第二次登上太空，成了“魚(yú)航員”。
而河南關(guān)于斑馬魚(yú)的研究也早已展開(kāi)。頂端新聞·河南商報(bào)記者了解到，河南省兒童醫(yī)院兒童遺傳代謝性疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已建成較為完善的斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
兩次登上太空的斑馬魚(yú)
斑馬魚(yú)體長(zhǎng)4~5厘米，是一種小型熱帶淡水魚(yú)。斑馬魚(yú)將在軌培養(yǎng)30天，每天由實(shí)驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)攝像觀察其狀態(tài)，并自動(dòng)喂食，再由航天員進(jìn)行在軌回收，回到地面開(kāi)展深入研究。據(jù)新華社報(bào)道，本次斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)將在神舟十八號(hào)任務(wù)建立的“斑馬魚(yú)—金魚(yú)藻二元生態(tài)系統(tǒng)”基礎(chǔ)上，深入研究微重力環(huán)境對(duì)高等脊椎動(dòng)物蛋白穩(wěn)態(tài)的影響。這也是國(guó)際上首次利用實(shí)施基因敲除的斑馬魚(yú)開(kāi)展的在軌實(shí)驗(yàn)。
而在地面，河南省兒童醫(yī)院兒童遺傳代謝性疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室占地3000平方米。據(jù)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)成員介紹，實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)著約1.5萬(wàn)條斑馬魚(yú)，15名專職研究人員通過(guò)長(zhǎng)期攻關(guān)，已成功構(gòu)建20余種遺傳性疾病斑馬魚(yú)模型，涵蓋先天性腎臟和尿路畸形、癲癇、房顫、癡呆及新生兒不明原因高膽紅素血癥等疾病。
4月29日，河南省兒童醫(yī)院兒科醫(yī)學(xué)研究所助理研究員王龍飛告訴頂端新聞·河南商報(bào)記者，斑馬魚(yú)作為一種模式生物，在遺傳性疾病研究中具有顯著優(yōu)勢(shì)。
斑馬魚(yú)的基因組與人類高度同源，約85%的人類基因在斑馬魚(yú)中有對(duì)應(yīng)的同源基因，病理?xiàng)l件下它們體內(nèi)的變化與人體相似，這使得斑馬魚(yú)成為研究人類疾病的理想模型。
另外，斑馬魚(yú)胚胎透明、體外受精、發(fā)育速度快，便于觀察和實(shí)驗(yàn)操作。且其繁殖能力強(qiáng)，成本低廉，適合進(jìn)行大規(guī)模的遺傳學(xué)和藥物篩選實(shí)驗(yàn)。
“因此，太空實(shí)驗(yàn)所提到的心肌重塑相關(guān)實(shí)驗(yàn)，斑馬魚(yú)作為生物研究樣本是有其顯著優(yōu)勢(shì)的。研究表明，斑馬魚(yú)的心室剪切20%后，能夠在2~3個(gè)月再生，并且基本完全恢復(fù)正常的心功能，為我們了解心臟的再生秘密提供重要的參考價(jià)值。”王龍飛說(shuō)。
“水中小白鼠”有望實(shí)現(xiàn)“天為地用”
神舟十八號(hào)任務(wù)期間，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在空間站搭建起斑馬魚(yú)與金魚(yú)藻構(gòu)成的二元水生生態(tài)系統(tǒng)。
在失重環(huán)境下，這個(gè)“太空水世界”穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)43天，打破國(guó)際同類系統(tǒng)太空運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)紀(jì)錄，更實(shí)現(xiàn)斑馬魚(yú)在軌產(chǎn)卵。
新一批上天的斑馬魚(yú)，肩負(fù)著特別的科研任務(wù)，既有普通的野生斑馬魚(yú)，也有經(jīng)過(guò)基因改造、敲除特定基因的斑馬魚(yú)。
據(jù)早前報(bào)道，科學(xué)家們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，被敲除的基因在地面實(shí)驗(yàn)里，能幫助對(duì)抗骨頭變脆和心臟變形的問(wèn)題。但地面模擬的失重環(huán)境和太空真實(shí)環(huán)境還是不一樣，這個(gè)基因在真正的太空里到底有沒(méi)有用，還要驗(yàn)證。
等這些“魚(yú)航員”完成太空之旅回到地面，科學(xué)家們就會(huì)仔細(xì)研究它們身體里蛋白質(zhì)、基因這些微觀層面的變化。
同時(shí)，研究結(jié)果還有望用于針對(duì)性開(kāi)發(fā)藥物，實(shí)現(xiàn)“天為地用”，為長(zhǎng)期臥床人群的骨丟失問(wèn)題提供解決方案。
因此，研究斑馬魚(yú)在太空的變化，不僅能幫我們解決航天員的健康難題，還能給長(zhǎng)期臥床的病人帶來(lái)希望——他們同樣面臨骨頭變脆的困擾。太空實(shí)驗(yàn)的成果，或許能為改善這類人群的健康狀況找到新方法。
“兩次登上太空的斑馬魚(yú)，對(duì)于醫(yī)學(xué)研究具有戰(zhàn)略性指導(dǎo)意義。”王龍飛稱，“神舟二十號(hào)此次的實(shí)驗(yàn)，將通過(guò)基因編輯斑馬魚(yú)與普通斑馬魚(yú)的對(duì)比研究，揭示微重力環(huán)境對(duì)脊椎動(dòng)物肌肉和骨骼的蛋白質(zhì)造成的影響，為相關(guān)疾病研究提供全新視角。”
河南已建立較為完善的斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
據(jù)了解，河南省兒童醫(yī)院兒童遺傳代謝性疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已建立較為完善的斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括自動(dòng)循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)等，目前已獲批河南省人類疾病斑馬魚(yú)模型與藥物篩選工程研究中心和鄭州市斑馬魚(yú)兒童疾病模型及藥物篩選工程研究中心。
“斑馬魚(yú)在個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。”王龍飛舉例，“對(duì)于化療不敏感的腫瘤患者，我們可以將其腫瘤細(xì)胞移植到斑馬魚(yú)體內(nèi)，快速篩選出最有效的治療方案。這種‘活體試藥’模式不僅能大幅降低試錯(cuò)成本，更能為臨床治療提供精準(zhǔn)指導(dǎo)，代表著轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的重要發(fā)展方向。”
王龍飛認(rèn)為，隨著空間生命科學(xué)研究的深入，斑馬魚(yú)模型將在揭示疾病機(jī)制、開(kāi)發(fā)新型療法等方面發(fā)揮更大作用。“天地協(xié)同”的研究模式，有望為人類健康帶來(lái)突破性進(jìn)展。
斑馬魚(yú)研究正從醫(yī)學(xué)領(lǐng)域向環(huán)境健康科學(xué)延伸。王龍飛介紹：“除遺傳疾病研究外，斑馬魚(yú)模型在環(huán)境污染物防治方面也展現(xiàn)出獨(dú)特價(jià)值。這種模式生物能為環(huán)境毒理學(xué)研究提供重要參考。”
據(jù)其表述，該研究團(tuán)隊(duì)以日常生活常見(jiàn)的塑料制品污染物——雙酚類物質(zhì)為研究對(duì)象，建立了系統(tǒng)的斑馬魚(yú)評(píng)估模型。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雙酚類物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致斑馬魚(yú)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常，而補(bǔ)充葉酸可顯著改善這類神經(jīng)損傷。這一發(fā)現(xiàn)，為預(yù)防環(huán)境污染物導(dǎo)致的神經(jīng)發(fā)育障礙提供了潛在干預(yù)策略。
