科学家完成斑马鱼早期发育基因图谱绘制或对人类疾病治疗有所启发
美国国立卫生研究院的研究人员发布了斑马鱼基因图谱，详细介绍了在发育的前5天内几乎每种细胞类型中激活的基因表达程序，在此期间胚胎从单个细胞发育成熟为不同的细胞类型。这些不同的细胞发育成为组织和器官，形成能够自主游动和寻找食物的幼鱼。研究结果发表在《发育细胞》杂志上。
“也许令人惊讶的是，微小的斑马鱼为我们提供了对人类发育和疾病的重要见解。许多指导胚胎生长的基因表达程序在鱼类、人类和其他动物中都是相似的，”尤尼斯·肯尼迪·施赖弗国家儿童健康和人类发展研究所（NICHD）的科学主任ChristopherMcBain表示道，他负责开展这项工作。
“由于斑马鱼看起来是透明的，可以在体外使卵受精，并且易于进行遗传学研究，因此它们非常适合模拟进行对人类疾病的相关研究。”
胚胎发育过程是由DNA指令精心安排的，这些指令指导了单个细胞内不同的基因表达程序，从而赋予不同的细胞类型独特的功能特征。
为了创建该图谱，研究小组使用了一种称为单细胞RNA测序的方法，在5天内识别基因表达程序，每2至12小时***集一次样本。
由此产生的图谱在受精后120小时内连续跟踪近490000个细胞，平均每个细胞检测到8621个转录本和1745个基因。
然后，研究小组将这些数据按照已知的细胞类型和细胞状态进行了分类。
为了突出该图谱的实用性，该团队还聚焦了一系列待研究的细胞的发育过程，包括被称为BEST4细胞的肠道细胞，这些细胞与人类胃肠道疾病和癌症有关。人们对这些细胞如何发育知之甚少，因为它们在其他常见模型生物体（例如小鼠）中不存在。
通过使用图谱，研究小组计算预测了BEST4细胞的完整发育程序，包括启动细胞发育的信号和执行该过程的转录因子。
这些发现可以在模型生物体或临床样本中进行评估，以更好地了解BEST4细胞在人类疾病中的作用。
“我们关于斑马鱼早期发育的图谱是一个极其全面的***，详细描述了62个发育阶段的数百种细胞类型的表达程序，”资深作者、EarlStadtman研究员兼NICHD细胞分化部门负责人JeffreyA.Farrell博士说。
“从这本图谱中，我们发现了过往未被研究的细胞的发育与分化细节，包括与人类疾病有关的肠道细胞、肠道周围的平滑肌以及血管周围的细胞。我们也期待看到研究界可以利用这一图谱带来更多有意义的发现。”
该基因图谱可以在***s://daniocell.nichd.nih.gov进行下载。
参考文献：
Abhin***Sur,YiqunWang,PaulinaCapar,etal.Farrell.Single-cell***ysisofsharedsignaturesandtranscriptionaldiversityduringzebrafishdevelopment.DevelopmentalCell,2023;58-24-:3028DOI:10.1016/j.devcel.2023.11.001
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斑马鱼的科学启发
为盲人带来福音
在放大2.1万倍的照片中可以清楚的看到耳蜗内的“毛细胞”
斑马鱼因为它具有自我修复破损视网膜的独特能力。
英国科学家1日说，他们首次发现，人类视网膜中细胞与斑马鱼相似，并***在5年内将研究结果用于失明患者治疗，让他们重见光明。
这项研究仅在英国就能为成百上千名患者带来希望。英国皇家盲人学会的安尼塔·莱特斯通说：学会对这一研究结果感到非常高兴，这可能有助于治疗因视网膜受损引起的失明。帮助大量疾病患者困扰。
尽管手术治疗已指日可待，但研究人员仍担心，患者手术后会因移植他人细胞而产生排斥反应。研究人员说，如果能够激活人类体内不具活性的放射状胶质细胞，使它们自己分化为新的视网膜细胞，将是治疗这类疾病的最佳办法。利姆说：“我们下一阶段将研究阻碍人类放射状胶质细胞自我再生的因素。一旦找到原因，离最终方案就更近一步。
毛细胞或可治耳聋
内耳中的一种毛细胞（hair cell）是人类听觉不可或缺的一环
华盛顿大学西雅图分校的一个研究团队一直在对一种水族馆里常见的观赏鱼类──斑马鱼进行研究，试图解决人类听力丧失的问题。和许多其他水生生物一样，斑马鱼在身体表面长有毛细胞。毛细胞的作用是探测水中的振动，其原理与人类内耳中的毛细胞相似。与人类不同的是，斑马鱼的毛细胞在受损后还可以再生。研究人员希望他们的工作可以揭开谜底，保护人类的毛细胞免受损伤、并推动毛细胞的再生。
进行另一组研究，试图了解导致斑马鱼、鸟类和老鼠的毛细胞再生的基因和其他分子。 有一项研究发现了一种似乎可以让动物毛细胞再生的发育蛋白。在研究中，一名团队成员发现了小鸡的毛细胞受损后体内一种蛋白质的含量（小鸡的毛细胞可以再生）有所上升。
参与这些实验的科学家们说，使用药物防止听力丧失的临床实验有可能会在十年内实现。但是，找到利用毛细胞再生治疗听力丧失的办法可能还需要至少20年的时间。“利用这种（促进毛细胞再生的）方法，我们希望有朝一日可以找到一种方法让听力能够自然地得到恢复。”
斑马鱼用来做什么实验
是种模式生物，用来做研究的
由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87％，这意味着在其身上做药物实验所得到的结果在多数情况下也适用于人体，因此它受到生物学家的重视。因为斑马鱼的胚胎是透明的，所以生物学家很容易观察到药物对其体内器官的影响。此外，雌性斑马鱼可产卵200枚，胚胎在24小时内就可发育成形，这使得生物学家可以在同一代鱼身上进行不同的实验，进而研究病理演化过程并找到病因。
斑马鱼启发科学家
斑马鱼是一种体长3至4厘米的热带鱼，因色彩鲜明的斑纹得名。这种小鱼虽然十分常见，却一直是科学家关注的焦点，因为它具有自我修复破损视网膜的独特能力。
英国科学家1日说，他们首次发现，人类视网膜中也拥有类似斑马鱼能够修复视网膜的细胞，并***在5年内将研究结果用于失明患者治疗，让他们重见光明。
这项研究由英国伦敦大学学院眼科学院和伦敦穆尔菲尔兹眼科医院共同发起。研究人员重点研究斑马鱼视网膜内具有干细胞特征的放射状胶质细胞，这种细胞能够分化为各种不同种类的细胞。
科学家对斑马鱼视网膜能够自我修复的能力进行研究，发现其视网膜内的放射状胶质细胞能够分化成健康的视网膜细胞，从而修复受损的视网膜。
视网膜受损是造成失明的重要原因。科学家说，根据这一发现，医生将来可以***用新药品、新手术治疗青光眼、老年黄斑变性和因糖尿病引起各种眼疾。
利姆说，研究人员已经在实验室里成功把放射状胶质细胞分化为视网膜细胞，并大量繁殖。
研究人员在老鼠身上的移植实验已经成功。他们向患有视网膜疾病的老鼠体内移植放射状胶质细胞，这些细胞分化为健康视网膜细胞，使视网膜功能恢复。现在，他们正在研究为人类进行这项手术的可能性，并打算在5年内应用到人类身上。利姆还建议，应建立与血库类似的“细胞库”，以备患者使用。
为盲人带来福音
这项研究仅在英国就能为成百上千名患者带来希望。英国***盲人学会的安尼塔·莱特斯通说：“学会对这一研究结果感到非常高兴，这可能有助于治疗因视网膜受损引起的失明。现在，英国有大量患者受到这一疾病困扰。”
尽管手术治疗已指日可待，但研究人员仍担心，患者手术后会因移植他人细胞而产生排斥反应。研究人员说，如果能够激活人类体内不具活性的放射状胶质细胞，使它们自己分化为新的视网膜细胞，将是治疗这类疾病的最佳办法。利姆说：“我们下一阶段将研究阻碍人类放射状胶质细胞自我再生的因素。一旦找到原因，离最终方案就更近一步。
斑马鱼的祖先
斑马鱼是生物医学研究中重要的模式脊椎动物。 由于它70%的蛋白质编码基因与人类同源而且有着透明快速的体外胚胎发育， 所以科学家们经常用它来研究早期发育和各种疾病， 比如白血病、多种实体瘤以及阿尔茨海默氏病。可是现有的斑马鱼的基因组功能性研究多局限于对整个胚胎的研究，斑马鱼组织特异性的基因组功能元件系统图谱和基因组三维结构仍然亟待揭示。
从进化上说，斑马鱼的祖先与人类祖先在4亿年前“分道扬镳”，其历经的差异进化时间远长于小鼠与人类的一亿年的差异进化时间。对斑马鱼基因组的功能元件以及基因组三维结构的注释，也将为研究从低等脊椎动物到高等脊椎动物基因组功能性序列进化进化提供宝贵的数据。
金斑马鱼的应用价值
由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%，这意味着在其身上做药物实验所得到的结果在多数情况下也适用于人体，因此它受到生物学家的重视。因为斑马鱼的胚胎是透明的，所以生物学家很容易观察到药物对其体内器官的影响。此外，雌性斑马鱼可产卵200枚，胚胎在24小时内就可发育成形，这使得生物学家可以在同一代鱼身上进行不同的实验，进而研究病理演化过程并找到病因。
在金斑马鱼身寻找加强人类心脏再生能力
斑马鱼对于癌症研究来说是一个非常有价值的模型。它们能象人类一样患癌症，而且遗传背景相对简单。但构建稳定的转基因品系却不太容易。ThomasLook andcolleagues的新研究提出了在斑马鱼中构建转基因品系的新方法，他们构建了表达小鼠原癌基因Myc的品系，而且得到了T细胞的白血病模型。
众所周知，人类的心脏哪怕只是受到微小的损伤，也会留下使得愈合、复原十分困难的长长的疤痕组织。但美国霍华德·休斯医院吉***士领导的一个科研小组通过一项最新专题研究发现，一种叫斑马鱼的热带鱼，在其心脏的1/5被切除的情况下，仍能不留疤痕地自行生长出新的心脏组织，并使受创的心脏得以完全复原。
在研究中专家们切除掉了50条斑马鱼心脏内2个心室1/5的组织。此后虽然其中10条斑马鱼未能承受住巨大的打击而存活，但其余40条的心脏创伤都慢慢地自行愈合了，最后完全复原。
进一步的研究还证实，斑马鱼体内的某个特殊基因，在这种神奇的愈合、复原过程中扮演了关键性角色。专家们发现，当斑马鱼的心脏受创之后，创口周围即会形成红血球凝块，而待创口愈合时，凝块会变硬（与人类一般肌肉组织受伤后的愈合情况差不多），7天后，凝块组织却奇迹般地被新的心肌组织取代（而人类的心肌组织在受创后凝块却变为疤痕组织难以完美复原）。专家们还发现，斑马鱼新的心脏壁在生成之后会迅速往上扩大，并恢复器官原有的形状，故在受伤2个月内，斑马鱼的心脏便可神奇地完全复原。
此新发现的实际意义是：从斑马鱼身上找到加强人类心脏再生能力的新途径，以便为心脏病患者在发病后更好地复原受创的心脏组织。
研究人员为什么单独选中了斑马鱼呢？这是因为这种鱼具有哺乳动物的大多数生化和生理机能，它比实验鼠繁育后代和生长的速度要快，喂养的费用也小。另外，这种鱼的胚胎是透明的，便于研究人员在鱼的发育过程中用冷光或荧光来观察基因的变化。当然它们天然的栖息地是那些毒物容易排放和化学物质容易溅落的湖泊和河流，而这些湖泊和河流与人们的生活息息相关
斑马鱼，一种生长在印度的硬骨鱼，因身上类似斑马条纹的斑带而得名。美国科学家们在这种极具观赏价值的鱼类身上，发现了揭开人类肤色差异之谜的钥匙。一个基因的变化，就决定了不同皮肤的色素，而进一步的研究也许能帮助人类更方便地改变自己的肤色，甚至治疗皮肤癌。
斑马鱼是人类疾病研究的重要生物
美国宾州州立大学、犹他大学、北得克萨斯大学的研究小组11年前便开始了对人类肤色的研究。以拉马逊（RebeccaL.Lamason）教授为领头人的科研小组，通过对普通斑马鱼及金斑马鱼基因的区别研究，找到了一个基因可能与人类肤色差异相关。
“斑马鱼是一种生长在印度的硬骨鱼类，在人类的基因研究中起到过很大的作用。斑马鱼容易饲养，3个月就达到其生殖成熟期。同时斑马鱼的胚胎发育是在体外完成的，透明可见，这不仅使科学家很容易得到胚胎，而且还能在显微镜下直接观察到斑马鱼胚胎发育的过程，”
中国科学院北京基因组研究所张清润表示，一直以来斑马鱼便是可用于人类疾病研究的非常重要的模式生物体，因为斑马鱼与人类有许多相同的基因，而且和人类一样有黑素体。
张清润表示美国研究小组选择模式生物斑马鱼作为研究对象及手段，其出发点[_a***_]斑马鱼与人类具有较高的同源性。他们通过斑马鱼找到相关基因，再通过同源性对比找到人类基因组中与之高度相似的序列，对其做进一步的基因功能研究得到实验结果。
肤色不同，由一个基因决定
经过11年研究，科学家们发现普通斑马鱼的变种———金斑马鱼的黑素体比普通斑马鱼数量少、体积小，而且色素分布稀。为何会出现金斑马鱼色素浅的现象，经分析，原来是单个氨基酸分子的细微不同在导致色素深浅方面扮演着重要角色，这便是SLC24A5基因。由于该基因发生了变异，从而导致某一种主要蛋白质生产减少。
进而，研究人员通过对人类染色体的研究，发现人的SLC24A5基因在序列上与斑马鱼基因极为相似。欧洲人祖先携带的SLC24A5基因与非洲人和东亚人的不一样，正是这一基因差异造成了人类肤色的不同。同时，该基因的某些变异，也可导致人类头发颜色的不同。
拉马逊等科学家在报告中称，欧洲人的SLC24A5基因在染色体15的比例上占了约0.0072，非洲等地人的SLC24A5基因则占据了0.175-0.226.科学家们认为绝大多数人种的SLC24A5基因相同，但是欧洲白人的SLC24A5基因发生了变异，虽然只发生了一个变异，但恰恰是这一个变异，导致了欧洲白人和金斑马鱼一样，黑色素少、小，且色素分布稀。
新发现开通治疗皮肤癌的新路
“肤色是与健康相联系的。比方说，白人由于缺少黑体素，其DNA容易受到紫外线的辐射从而易患皮肤癌。”张清润表示科学界已知道一些基因的变异造成了皮肤白化病以及眼科疾病，这对这些疾病的治疗起到了很好的作用，而对SLC24A5基因的新发现恰能有助于我们找到治疗皮肤癌的新方法，在人类疾病的认识、治疗中起到积极作用。
另外从理论上说，由于这一发现，今后人们要想改变皮肤颜色也有了新的便捷途径，我们可能将不再借助于晒太阳或者痛苦的化学漂白程序。
不过，对于SLC24A5基因的发现开通一条治疗皮肤癌新路的说法，英国癌症研究中心的奈特博士也提出了疑义：谈这一发现对治疗皮肤癌的意义还为时过早。因为在确定治疗成效之前，科学界还有许多环节需要研究。比如我们必须首先研究欧洲白人的SLC24A5基因发生变异的原因是什么，以及这种变异的功能又是什么等等。
斑马鱼的科学利用
斑马鱼是一种常见的热带鱼。 斑马鱼体型纤细，成体长3～4cm，对水质要求不高。孵出后约3个月达到性成熟，成熟鱼每隔几天可产卵一次。卵子体外受精，体外发育，胚胎发育同步且速度快，胚体透明。发育温度要求在25～31℃之间。斑马鱼由于个体小，养殖花费少，能大规模繁育，且具许多优点，吸引了众多研究者的注意。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，斑马鱼基因数据库里有相关的资料可供查询和下载，方便了研究。斑马鱼的细胞标记技术、组织移植技术、突变技术、单倍体育种技术、转基因技术、基因活性抑制技术等已经成熟，且有数以千计的斑马鱼胚胎突变体，是研究胚胎发育分子机制的优良***，有的还可做为人类疾病模型。斑马鱼已经成为最受重视的脊椎动物发育生物学模式之一，在其它学科上的利用也显示很大的潜力。由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%，这意味着在其身上做药物实验所得到的结果在多数情况下也适用于人体，因此它受到生物学家的重视。因为斑马鱼的胚胎是透明的，所以生物学家很容易观察到药物对其体内器官的影响。此外，雌性斑马鱼可产卵200枚，胚胎在24小时内就可发育成形，这使得生物学家可以在同一代鱼身上进行不同的实验，进而研究病理演化过程并找到病因。
斑马鱼由于养殖方便、繁殖周期短、产卵量大、胚胎体外受精、体外发育、胚体透明，已成为生命科学研究的新宠。全球范围内有超过1500个斑马鱼实验室。利用斑马鱼，可以研究生命科学的基础问题，揭示胚胎和组织器官发育的分子机理；可以构建人类的各种疾病和肿瘤模型，建立药物筛选和治疗的研究平台；可以建立毒理学和水产育种学模型，研究和解决环境科学和农业科学的重大问题。
目前我国有250个以上的实验室利用斑马鱼开展相关科学研究。为进一步加强国内斑马鱼研究人员之间的交流，在2011年广州举办的第二届全国斑马鱼研讨会上，包括孟安明院士在内的全国斑马鱼研究学术集体商定，今后的全国性斑马鱼会议***取“PI大会”和“研究大会”的形式交替隔年举行，并决定自2012年起固定在水生所召开“全国斑马鱼PI大会”。第三届全国斑马鱼研究大会将于2013年10月11日至14日在苏州福朋酒店（江苏省苏州市工业园区月亮湾路8号）举行，并由全国斑马鱼研究联盟主办，苏州大学生物钟研究中心承办。
2012年10月10日至12日，第一届全国斑马鱼PI大会在中国科学院水生生物研究所召开。国家斑马鱼***中心第一届理事会名誉理事长朱作言院士、理事长孟安明院士、国家自然科学基金委员会生命科学部谷瑞升处长，以及来自中国大陆、香港、台湾和美国等地的斑马鱼相关科研人员共90余人参加了本次大会。
大会开幕式由孟安明院士主持。朱作言院士介绍了国家斑马鱼***中心成立的背景及有关情况。水生所所长赵进东院士致欢迎辞。国家斑马鱼***中心主任孙永华研究员作中心建设进展报告，并介绍了国家斑马鱼***中心揭牌仪式暨理事会成立大会的相关情况。本次大会共分为六场报告，37个口头报告。美国加州大学洛杉矶分校的林硕教授作了有关利用斑马鱼构建亨廷顿舞蹈症模型的大会特邀报告。其他研究者分别从早期发育、信号通路、器官发育、疾病模型、环境健康等方面研讨了斑马鱼研究领域的最新进展。
我国现有250多个实验室利用斑马鱼开展相关科研工作，全国斑马鱼研究学者一致呼吁尽快在水生所建立国家级的斑马鱼***中心，以将国内各位学者构建和保存的各类斑马鱼突变株、转基因品系，以及工具质粒、抗体等集中储存，供国内同行分享，以优化***、避免重复，促进国内斑马鱼研究的发展和壮大。水生所于2011年初启动斑马鱼***中心的建设，先后获得了科技部国家重大科学研究***和中科院重点部署项目的重点支持。此次国家斑马鱼***中心揭牌成立对于我国斑马鱼研究具有标志性意义。
2012年10月10日上午，国家重大科学研究***斑马鱼***中心（即国家斑马鱼***中心，China Zebrafish Resource Center）揭牌仪式暨理事会成立大会在中国科学院水生生物所举行。朱作言院士、孟安明院士、科技部基础司司长张先恩及处长傅小锋、湖北省科技厅厅长刘传铁、中科院武汉分院党组书记陈平平、中科院生命科学与生物技术局副局长苏荣辉、国家自然科学基金委生命科学部处长谷瑞升等有关领导及相关高校和科研单位的专家，以及水生所所长赵进东院士、党委书记兼副所长胡征宇研究员、副所长徐旭东研究员等参加了揭牌仪式。
揭牌仪式由徐旭东副所长主持，所长赵进东院士致欢迎辞。名誉理事长朱作言院士宣布国家斑马鱼***中心理事会成立，并介绍了国家斑马鱼***中心筹建的相关情况及理事会成员。理事会成员孟安明院士、刘传铁厅长、苏荣辉副局长、张先恩司长分别发言。有关领导分别代表科技部基础司、国家自然科学基金委生命科学部、中科院生物局、湖北省科技厅为国家斑马鱼***中心揭牌。
同时，由朱作言院士任名誉理事长、孟安明院士任理事长的国家斑马鱼***中心第一届理事会成立，并召开第一届理事会第一次会议。会议由理事长孟安明院士主持，国家重大科学研究***项目首席科学家彭金荣教授和中心主任孙永华研究员分别向会议作报告。会议审议通过了《国家斑马鱼***中心章程（试行）》。中心定位为在科技部国家重大科学研究***支持下建立的非营利性科研服务性机构，中心以斑马鱼研究***的收集、创制、整理、保藏和分享为主要任务，以服务于全国斑马鱼研究学者为主要宗旨。
