斑馬魚在腫瘤疾病中的運用范文

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摘要:作為一個整體的實驗動物，斑馬魚具有許多生物功能，如更多的后代，體外受精，胚胎是透明的。而且斑馬魚是一種新興的動物實驗模型，可以很好地評價抗癌藥物化合物的活性和對抗癌藥物的高通量篩選。斑馬魚在腫瘤疾病中的應用值得深入研究。

關鍵詞:斑馬魚;動物模型;腫瘤;腫瘤疾病;藥物高通量篩選;腫瘤

新生血管斑馬魚(Daniorerio俗稱zebrafish)屬于輻鰭亞綱(Acti-nopterygii)鯉科(Cyprinidae)短擔尼魚屬(Danio)的一種硬骨魚。隨著科技的發展，斑馬魚動物模型在許多疾病研究中被廣泛應用。其擁有動物無法相提并論的優勢:一方面，斑馬魚體積小，受精卵發育迅速，其主要器官在受精后5d左右已經發育完全，并執行功能;成年后，繁殖能力強，產胚量多，在很小的空間內可以大量養殖，可滿足對于樣本需求量很大的科學研究。因為斑馬魚發育十分迅速，而且還可以大大地縮短實驗的周期。所以斑馬魚可以參與各種科學實驗的研究。體外受精為斑馬魚的另一特點，在其受精后可以立即進行藥物干預，其受精卵、胚胎及幼魚通體透明，操作技術十分成熟，便于進行科學觀察。人類和斑馬魚有87%的基因同源，使其成為各種研究的理想動物模型。通過先進的科技篩選斑馬魚和人類具有類似致病或特定功能的基因，構建相應的斑馬魚動物模型，觀察類似基因在斑馬魚發育過程中所起的作用。此外因為斑馬魚為體外受精，其受精卵、胚胎及幼魚通體透明，所以可以用顯微鏡直接觀察整個循環系統通路和整個器官的形成過程［1］。目前，已成功建立了多種疾病的模型，近年來廣泛應用于腫瘤系統疾病中。本文對斑馬魚在腫瘤疾病中的應用進行論述。腫瘤疾病已經成為一種世界范圍內比較常見的疾病，并嚴重威脅世界人民的健康，人們的生活質量和生命健康受到了嚴重影響，已經成為人類死亡的主要原因之一。斑馬魚已經成為一種能復制癌癥動物模型的理想的脊椎動物，其在腫瘤的代謝機制方面和人類十分相似，目前可以使用先進的技術手段對很多良性和惡性腫瘤疾病的模型進行復制。結合各種遺傳分析、腫瘤癌變檢測等相關先進的科學技術，斑馬魚已經被廣泛應用于研究各種腫瘤疾病相關發病機制以及篩選各種對腫瘤有良好治療作用的藥物［2－3］。

1斑馬魚是神經系統腫瘤動物模型中一種理想的動物模型

斑馬魚同樣具有大腦、小腦、下丘腦的分化，并且大腦也分為左右腦2部分;同時，斑馬魚作為一種理想的脊椎動物模型，斑馬魚的基因組和人類具有同源性和保守性，這為研究各種腫瘤疾病的發展提供了良好的基礎。斑馬魚腫瘤模型具有許多優點，如易于飼養、經濟、方便、繁殖力高、體外受精、胚胎透明的擴散、轉移、浸潤和血管生成，容易觀察，在組織中的癌細胞，并輕松獲得大量突變或組織特異性轉基因魚。在藥物篩選中，斑馬魚可以用于大規模選擇抗癌藥物的篩選，使其易于大規模選擇抗癌藥物。然而，斑馬魚的體積較小，不利于原位腫瘤移植，而且由于斑馬魚與人類進化樹之間的親緣關系較遠，對信號的研究也不多。斑馬魚神經膠質瘤模型的建立不僅有利于腫瘤和血管在體內的發育和變化的觀察，而且與其他動物模型相比，在藥物篩選方面具有巨大的優勢。綜上所述，建立斑馬魚膠質瘤模型有助于研究者更好地研究膠質瘤的發病機制，探索新的治療方法［4］。MMayrhofer等通過建立一種新的腦腫瘤斑馬魚模型，研究發現體細胞突變激活MAPK和PI3K信號通路中yap的表達導致神經發育障礙和腦腫瘤的形成，并確定YAP的激活是惡性腦腫瘤形成的標志之一。該模型為研究惡性腦腫瘤的發病機制以及治療提供了新的方向［5］。膠質瘤是最常見的原發性腦腫瘤，AZeng等通過熒光顯微注射移植人神經膠質瘤細胞在斑馬魚的大腦，成功構建斑馬魚原位膠質母細胞瘤移植模型。通過該模型研究發現化合物TNB，可以很容易穿過血腦屏障和抑制斑馬魚的大腦膠質瘤移植瘤生長。該斑馬魚膠質瘤移植瘤模型對于膠質瘤的研究具有重要意義，同時可以作為一種高效、可靠的篩選血腦屏障滲透藥物的動物模型［6］。高強度聚焦超聲屬于一種新型的治療癌癥的技術。潘珠瑪等［7］將72只轉基因斑馬魚隨機分為腫瘤組、對照組和治療組。除對照組外，其余兩組進行神經膠質瘤細胞注射，1天后采用聚焦超聲治療對治療組進行治療。然后用熒光顯微鏡觀察腫瘤組和治療組兩組斑馬魚卵黃內神經膠質瘤細胞數量和腫瘤血管增生情況，結果發現治療組膠質瘤細胞數量和血管增生情況明顯減少，而腫瘤組腫瘤血管增生明顯而且膠質瘤細胞數量大量增加。最終得出結論:聚焦超聲治療對神經膠質瘤細胞有著十分顯著地治療效果，而且還可以阻斷腫瘤血管的生成，這對于神經膠質瘤的治療具有十分重要的作用。

2斑馬魚已經成為一種新型的研究各種血液病的理想

動物模型斑馬魚是研究血液發育(造血)、造血干祖細胞(HSPC)生物學和血液病理學的重要模型。斑馬魚造血系統在功能、遺傳調節因子等方面與人的造血功能有很高的相似性，促進了斑馬魚動物模型在各種惡性血液病的研究［8］。目前已經可以通過建立斑馬魚白血病模型對各種影響腫瘤的發生、發展和腫瘤轉移過程等的基因進行篩選，尋找抗腫瘤的相關分子機制，從而提高對治療血液病的認識。JWLu等［9］通過對SOx4轉基因斑馬魚白血病模型進行研究發現SOx4基因的過表達和急性髓細胞白血病的發生有著緊密的聯系，而且該基因與其預后不良密切相關。SOx4基因可以成為治療白血病的新靶點，對于篩選抗白血病藥物具有重要意義。葉永斌等［10］通過顯微注射法把異種異體的人急性髓系白血病干細胞KG－1a植入斑馬魚胚胎的卵黃囊中，成功建立斑馬魚異種異體白血病模型。該模型在研究白血病的發病機制和篩選治療藥物以及對于體內細胞生物學的研究提供重要的實驗依據和應用價值。孫晨光等［11］通過將microRNA－191顯微注射到斑馬魚受精卵，研究該基因對髓系造血分化的調控，研究表明，該基因可能參與調控粒－單核系和紅系分化基因的表達，參與白血病的形成。Shen等［12］通過對mycn轉基因斑馬魚模型進行研究發現mycn基因過表達后使Mycn蛋白增加，其在急性髓細胞白血病發生中起著十分重要的作用。2011年，Pruvot等［13］對斑馬魚胚胎白血病細胞異種移植的藥效研究，為人們提供了一種良好的篩選非致畸藥物的藥理學模型。

3斑馬魚動物模型在腫瘤血管生成方面和抗血管生成活性藥物篩選中有著重要的研究前景

在許多疾病的發生發展過程中，都存在著機體對新生血管的調控失去平衡，特別是對各種腫瘤疾病的影響特別突出。現在已經有很多關于對控制腫瘤血管生成治療腫瘤疾病的研究，這一新的治療腫瘤疾病的方法已得到廣大腫瘤學家們的認可。通過對切斷腫瘤細胞的營養物質供應和切斷腫瘤轉移的途徑等方面開展的抗腫瘤血管生成藥物的研究和開發已成為近年來各種腫瘤疾病治療的新手段。近幾年來，各種斑馬魚動物模型已經被廣泛應用于研究各種腫瘤疾病的血管生成機制。斑馬魚模型可以用于篩選抗血管生成活性藥物，實現對抗血管生成活性藥物的高通量篩選［14］，而且還可以用來評價藥物治療疾病的安全性［15］。2011年，ZhangS等［16］通過對斑馬魚移植瘤模型進行研究發現了血管內皮生長因子受體2信號轉導通路的新型抑制劑，能夠抑制腫瘤生長和腫瘤血管生成。薛迪等［17］通過斑馬魚模型研究發現復方苦參注射液聯合順鉑具有協同作用，在一定程度上可以抑制腫瘤血管的生成。倪媛媛等［18］以斑馬魚為實驗動物模型，觀察馬錢子的水提物對腫瘤細胞和新生血管生成活性的影響，研究最終發現馬錢子的水提物具有較顯著的抗血管生成活性，對腫瘤細胞的生長和新生血管生成具有顯著抑制作用。勞喬聰等［19］通過顯微注射儀將肺癌A549、胃癌SGC－7901和肝癌HepG2細胞注射到斑馬魚卵黃囊內，成功建立3種斑馬魚腫瘤異種移植模型，通過該模型分別評價臨床常用的5種抗癌藥在3種斑馬魚腫瘤異種移植模型體內的敏感性。研究結果表明臨床對于肺癌、胃癌和肝癌常用的5種抗癌藥物在斑馬魚腫瘤異種移植模型中均有效，并且基本都呈劑量依賴性。斑馬魚腫瘤異種移植模型可以用來進行檢測抗腫瘤藥物在體內的敏感試驗。

4斑馬魚移植瘤模型在研究腫瘤移植遷移機制和抗腫瘤藥物評價方面有其獨特的優勢

近年來將腫瘤細胞通過細胞移植技術移植到斑馬魚體內進行科學研究的方法在國際上剛剛興起，已經成為一種研究腫瘤移植遷移機制的理想動物模型。此類移植模型在腫瘤疾病相關基因遷移和細胞增殖機制、抗腫瘤藥物評價方面都有研究和報道，具有其獨特的優勢。這些探索性的研究為高通量篩選抗腫瘤藥物和研究腫瘤疾病的發病機制提供了新的工具和新的研究思路，對研究治療惡性腫瘤疾病具有重大的意義。胡榮英等［20］通過研究吉非替尼和吉非替尼聯合阿霉素對斑馬魚早期胚胎中abcb4腫瘤耐藥基因的表達產生的影響作用，發現單純的應用吉非替尼對其基因的表達無任何作用，但是吉非替尼對阿霉素產生的耐藥具有一定逆轉作用，研究結果表明通過斑馬魚可以建立腫瘤耐藥模型。陳錫強等［21］通過將3種不同的乳腺癌細胞系移植到斑馬魚幼魚體內的方法，成功的建成了斑馬魚乳腺癌移植瘤模型。通過該模型對3種不同移植瘤進行觀察，主要觀察JAK抑制劑對移植瘤的影響、移植瘤的生長特征以及促血管生成作用，深入研究發現該模型在初步篩選抗腫瘤藥物方面有著重要的價值。韓利文等［22］在斑馬魚胚胎卵黃囊內注射宮頸癌細胞，成功構建斑馬魚宮頸癌移植瘤模型，通過該模型進行實驗觀察蘆薈大黃素在不同濃度下對宮頸癌SiHa細胞增殖的抑制作用，對移植瘤模型用不同濃度的蘆薈大黃素進行處理，研究宮頸癌細胞在斑馬魚體內的遷移和增殖的情況。觀察結果表明，蘆薈大黃素對宮頸癌具有一定的治療作用，對開發抗宮頸癌藥物具有一定的幫助，同時該移植瘤模型對宮頸癌的研究和藥物評價具有重要價值。黃志軍等［23］選擇斑馬魚為實驗對象，通過細胞移植技術將具有標記的乳腺癌細胞移植入斑馬魚卵黃囊內，成功構建乳腺癌斑馬魚移植瘤模型，通過移植瘤模型研究小金膠囊對斑馬魚移植瘤的抗腫瘤作用，同時對其抗腫瘤作用進行評價。通過觀察小金膠囊對移植瘤新生血管形成和細胞凋亡的影響，發現小金膠囊可以抑制乳腺癌的生長增殖，同時還可以抑制血管形成，同時可以在一定程度促進細胞凋亡，揭示了其可能的抗癌機制。

5結語

斑馬魚已經成為一種新型的動物模型，尤其近年來在中醫藥對于腫瘤疾病的研究和治療方面有著巨大的優勢，盡管近十幾年來已經在人類疾病的研究方面取得了顯著的成就，已經可以應用斑馬魚模型進行腫瘤疾病的機制研究和抗腫瘤藥物的篩選，但是斑馬魚在很多研究方向仍顯空缺，其應用尚未成熟，在各種惡性腫瘤疾病的研究方面仍然有很大的空缺，并不能完全取代小白鼠以及其它的動物模型，例如某些惡性腫瘤的發病機制無法與斑馬魚模型完全吻合，使得在各種抗腫瘤藥物的篩選方面有著一定的局限性。隨著斑馬魚模型應用的增多及科學水平的大力進步、研究方法的不斷創新，種種局限性可以被逐漸消除，將促進斑馬魚疾病模型在腫瘤系統中的廣泛應用，對于中醫藥抗腫瘤的研究也具有重大意義。相信以后通過斑馬魚模型研究腫瘤疾病對于腫瘤疾病的了解和治療將會取得更廣泛的成果。

作者：張震，楊柱；龍奉璽；羅莉；鄧茜；王倩；唐東昕 單位：貴陽中醫學院