與人類基因相似度高達87%的斑馬魚,未來有怎樣的發展前景?
來源: 火石創造 作者: 原創 史蕓婷 2021年03月31日 16:45
與人類基因相似度高達87%的斑馬魚,未來有怎樣的發展前景?

與人類基因相似度高達87%的斑馬魚,未來有怎樣的發展前景?


01 斑馬魚的生物學特征以及優勢

斑馬魚是一種原產于南亞地區的小型熱帶淡水魚,由于其具有易飼養、繁殖力強,發育快,受精卵透明易觀察等特點,現已成為在全世界范圍內被廣泛應用的脊椎實驗動物。 斑馬魚作為低等脊椎動物的代表,與人類基因同源性達87%,現在越來越廣泛地應用于疾病模型創制、基因功能評估、藥物篩選、毒性檢測、以及環境健康風險評價等不同領域中。同時,中藥、天然藥物、保健食品以及功能食品的研發當中也不乏斑馬魚實驗的貢獻。

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圖1 斑馬魚

來源:圖片來源于網絡,侵刪



02  斑馬魚的發展趨勢

根據中國知網收錄的斑馬魚相關文章,我們可以發現,雖然斑馬魚在我國的應用已有近30年的歷史,但是斑馬魚真正走上中國科研舞臺,大約是近10年內的事情,這得益于國家十二五規劃中提出有關“重大新藥創新”科技重大項目資助。

項目中對斑馬魚藥物研究技術加大資助,以及2012年國家重大科學研究計劃斑馬魚資源中心在中國科學院水生所的成立。目前國家斑馬魚資源中心已經被國際學術界公認,與位于美國的國際斑馬魚資源中心和位于德國的歐洲斑馬魚資源中心并列為全球三大斑馬魚資源庫之一。

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圖2 斑馬魚相關文獻年度發表趨勢
來源:中國知網
我國使用斑馬魚作為研究對象的實驗室已超過300個,含斑馬魚作為主題詞發表的研究論文占全球的20%以上。 

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圖3   斑馬魚研究應用的學科分布
來源:中國知網
根據中國知網對關于斑馬魚相關文獻的分類不難發現,斑馬魚應用范圍十分廣泛,主要集中在生物學、中藥學、環境科學與資源利用以及基礎醫學、腫瘤學等方面。 我國在藥物研發領域起步較晚,主要以對中藥材中的天然活性成分研究為主,化藥領域對斑馬魚模型需求相對較少。 自國家十二五規劃中有關“重大新藥創新”科技重大項目資助項目中對斑馬魚藥物研究技術加大資助以來,越來越多的單位開始籌建斑馬魚藥物研發實驗室,特別是在中藥和天然藥物研發領域。
“重大新藥創制”專項的支持對于推動斑馬魚在我國藥物研發領域的應用起到了非常重要的作用,一方面是經費支持,另一方面是從國家層面推動了斑馬魚藥物研發技術在國內的認可、接受與應用。 雖然飼養簡單,但國內斑馬魚實驗動物相關產業從不以此為賣點,相關企業以提供定制服務和檢測服務為主,如特定斑馬魚模型的定制和食品、藥品、化妝品的功效評價、安全性評價和毒性檢測。國內已經涌現出像杭州環特生物科技股份有限公司、山東省醫學科學院、廣東省人類疾病斑馬魚模型與新藥篩選重點實驗室等一批在國內外具有一定學術影響力和產業服務能力的斑馬魚技術平臺。 此外,越來越多的民營企業也加入到斑馬魚服務的產業中。目前杭州、上海、廣州、天津、長春等城市涌現出越來越多可以代理斑馬魚研究實驗和提供斑馬魚定制模型的公司。 同時,由于斑馬魚的廣泛應用,為斑馬魚研究提供全套裝備也成為一種商機設備商家可提供例如斑馬魚顯微注射系統、斑馬魚血壓檢測儀、斑馬魚心電監測儀以及顯微鏡、顯微操作器及各種配件等。
表1 斑馬魚服務全國分布

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 來源:根據公開信息整理
 在大數據、人工智能等新技術與生物醫藥產業的深度融合之勢下,各種數字化創新服務平臺模式正在逐漸興起。但此類平臺在產品和服務的篩選上對專業要求很高。
據了解,火石創造已構建生物醫藥產業互聯網平臺,其中技術服務和商品交易模塊中囊括斑馬魚等多種動物實驗資源,并且隨著火石在全國各地運營的布局和服務,更多相關資源將陸續入駐該平臺。

03

斑馬魚的應用展望分析



 1、化藥目前,以靶向設計為基礎的藥物開發已經逐漸成為國際化學藥物開發的主流趨勢,斑馬魚在化藥開發中的應用將不會顯著增加。但是由于其在毒性替代模型的廣泛應用,斑馬魚在化藥早期安全性評價中的應用將會進一步提升。 從長遠來看,開發多組分、多靶點的多組分藥物將成為一種趨勢,既包括人工選擇化學單體藥物進行聯合用藥,也包括篩選天然藥物發現多組分活性成分。對于多組分藥物,體外篩選結果的可預測性有限,哺乳動物的時間和成本太高,斑馬魚模型可以發揮更大的作用。 2、中藥疫情沖擊之下,大眾對中藥有了更深刻的認識,國家也對中藥產業越來越重視。十四五規劃和2035年遠景目標綱要中指出,要全面推進健康中國建設。其中更提出要推動中藥傳承創新,大力發展中醫藥事業。 《中國藥典》2020年版指出:“重點開展基于中醫臨床療效的生物效價和測定方法研究,探索建立以形態、顯微、化學成分和生物效應相結合的能整體體現中藥療效的標準體系”。 考慮到中藥成分的多樣性和作用機理的復雜性,體外生物學實驗結果的可靠性有限,哺乳動物實驗不適合大批量的常規檢測。相信斑馬魚在中藥質量控制體系中可以發揮更大的作用。 3、環境檢測打好“十四五”污染防治攻堅戰,要突出精準治污、科學治污、依法治污。精準治污要求全面準確掌握污染源的數量、結構、區域等基本信息,識別污染發生的重點區域、重點時段、重點污染因子、重點行業等,加強污染監測預警預報,及時掌握污染信息,精準施策。
科學治污強調注重遵循規律,針對不同污染物產生、遷移和轉化的發生機制,制定不同階段污染治理的重點任務,強化環境技術創新,增強治污的科學性。
斑馬魚在環境檢測中對于重金屬毒性檢測、激素檢測、綜合毒性檢測、生物有道檢測、有機污染物毒性的檢測早有表明,斑馬魚基因與人類基因高度相似,這就意味著斑馬魚毒性實驗結果多數情況下也適用于人體環境,因此斑馬魚在環境檢測中的應用將大有前景,相關檢測產業也將蓬勃發展。

 



小 結


斑馬魚的作為人類疾病研究、藥物研發、環境檢測的常用模式動物,在人類健康、醫學和環境保護等領域發揮著越來越多的作用,相關第三方檢測、模式動物制定和飼養儀器的產業也會具有巨大的發展空間
隨著國家健康中國、數字經濟等戰略加快推進,模式動物斑馬魚的研發應用也將加速擁抱數字化,進一步提高新藥研發效率。
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