7 月 24 日 14 時 22 分，中國天宮空間站實驗艙「問天」成功在文昌航天發(fā)射場升空，讓越來越多的人對「耕漁太空」?jié)M懷憧憬。

此次問天實驗艙以生命科學(xué)和生物技術(shù)研究為主，生命科學(xué)實驗柜以多種類型的生物個體為實驗樣品，開展斑馬魚、擬南芥、線蟲、果蠅等動植物的空間生長實驗，研究在密閉環(huán)境下，斑馬魚和藻類如何共存，氧氣和二氧化碳如何循環(huán)。了解這個問題，對人類的太空生存有著重大的意義。

其實，斑馬魚上太空的歷史由來已久，一直可以追溯到 1976 年跟著前蘇聯(lián)的「禮炮五號」空間站上太空。2012 年 7 月 20 日，日本空間局（JAXA）也曾將一個水族箱（又稱為「水生生物棲息地（Aquatic Habitat，AQH）」）送上了國際空間站，通過這個設(shè)施來研究微重力對海洋生物的影響。

那么科學(xué)家為何會選擇帶斑馬魚上太空？斑馬魚又如何為人類提供健康保障？今天，我們來一一揭秘！

圖片由環(huán)特生物拍攝

一條魚的使命——斑馬魚的應(yīng)用優(yōu)勢

斑馬魚作為繼大小鼠之后的三大模式動物，其基因與人類的同源性高達 87%，生理、發(fā)育和代謝過程與哺乳類動物高度相似，能可靠地模擬并預(yù)測人類生理和病理過程。在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、藥物研發(fā)、保健食品開發(fā)、化妝品和食品安全評價等諸多領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。

自 20 世紀(jì) 80 年代以來，基因編輯技術(shù)的發(fā)展進入了快車道，基因突變、基因敲除、轉(zhuǎn)基因以及同源重組等新的技術(shù)手段層出不窮，通過基因編輯技術(shù)構(gòu)建的動物模型為研究基因功能、探討致病基因作用機制、建立藥物篩選疾病模型、新型癌癥治療方法的研發(fā)和遺傳性疾病的攻克等領(lǐng)域提供了全新的研究切入點及應(yīng)用方向，也讓我們見證著生物學(xué)的突破對人類生命健康質(zhì)量提高的巨大影響。基因編輯技術(shù)與斑馬魚的結(jié)合也給生命科學(xué)研究帶來很多驚喜。

斑馬魚基因編輯模型的優(yōu)點

首先，活體觀察和成像更精細(xì)和便捷。斑馬魚胚胎是體外發(fā)育，胚胎和幼魚早期通體透明，非常適合活體成像，能夠長時間進行細(xì)胞水平的跟蹤觀察，并獲得高質(zhì)量的視頻和圖像資料。利用斑馬魚胚胎透明的特點，近幾年，越來越多的研究人員開發(fā)出各種各樣的熒光標(biāo)記的斑馬魚遺傳品系，借助斑馬魚基因編輯品系，實現(xiàn)對細(xì)胞和分子水平變化的活體可視化跟蹤和分析，大幅提高了研究精度和效率。

其次，獲得陽性表型個體的效率更高。在對胚胎進行基因編輯后，F(xiàn)0 代個體出現(xiàn)陽性表型的比例一般不超過 10%，所以需要用到的胚胎數(shù)量較多。斑馬魚產(chǎn)卵量大，獲得大量胚胎的成本低，加上胚胎是體外發(fā)育，能夠在 F0 代發(fā)育早期就篩選出有陽性表型的個體進行養(yǎng)殖。另外，通過在基因編輯的時候引入報告基因，可以通過對熒光信號觀察和檢測對 F0 代個體進行快速篩選，減少相對繁瑣的 PCR 和 WB 檢測工作量。

巨噬細(xì)胞幫助腦血管損傷修復(fù)的過程圖。圖中綠色熒光標(biāo)記的為巨噬細(xì)胞，紅色熒光標(biāo)記的為腦血管。當(dāng)腦血管受損斷裂后，巨噬細(xì)胞會遷移到損傷位置，伸出偽足與血管斷點粘接，并通過偽足收縮產(chǎn)生機械收縮力牽引腦血管斷點兩端重新黏著在一起，進而幫助腦血管重新連接而完成修復(fù)。

Cre-LoxP 系統(tǒng)條件性敲除等位基因的表型圖。左圖為帶有含報告基因（EGFP）的重組 LoxP 位點的斑馬魚，斑馬魚表型正常，眼睛的綠色熒光表明 LoxP 位點成功重組進斑馬魚基因組。右圖為注射 Cre mRNA 的斑馬魚，斑馬魚眼睛的綠色熒光消失表明含有 LoxP 位點的等位基因序列被有效敲除，該等位基因的敲除導(dǎo)致斑馬魚心臟發(fā)育異常（水腫）。

目前，在斑馬魚中已成功建立多種敲入技術(shù)，包括定點插入、點突變和條件性敲除等技術(shù)，而且國內(nèi)斑馬魚基因編輯企業(yè)已經(jīng)能夠提供成熟的技術(shù)服務(wù)。研究者可根據(jù)基因的特征及研究目的，來選擇研究周期相對短、成本相對低的方法來完成研究課題。

手把手教你探究不同基因的功能

1、快速探究基因在胚胎發(fā)育早期中的功能，可選擇在受精卵中注射CRISPR mix、mRNA 或 DNA 等瞬時作用的方法；

2、快速探究基因在發(fā)育晚期或成年期的功能，可選擇 CRISPR mix 或 DNA 等可持續(xù)作用一段時間的方法；

3、長期研究特定基因功能，可選擇制備穩(wěn)定的基因敲除（功能缺失）或轉(zhuǎn)基因（過表達野生型或點突變基因）品系等；

4、研究未知基因的表達特征和功能，可選擇使用定點插入的方法來制備穩(wěn)定敲入品系；

5、研究基因特定位點功能或?qū)崿F(xiàn)時空表達調(diào)控，可選擇通過基因置換方法構(gòu)建基因點突變或條件性敲除品系。

十余年基因編輯經(jīng)驗，助您科研取得新突破！

環(huán)特生物，是一家以斑馬魚轉(zhuǎn)基因、基因敲除、敲入、基因沉默，尤其是以基因置換技術(shù)為核心，在斑馬魚人源腫瘤異種移植瘤模型（PDTX）技術(shù)及科研服務(wù)方面具備一定技術(shù)積累，專注于提供各種遺傳工程斑馬魚的定制、斑馬魚基因編輯技術(shù)及斑馬魚疾病模型開發(fā)等專業(yè)技術(shù)服務(wù)的高科技企業(yè)，可以實現(xiàn)構(gòu)建復(fù)雜基因敲入，包括點突變、條件性敲除等難度較高斑馬魚基因編輯技術(shù)服務(wù)。

依托 10 余年的斑馬魚基因編輯經(jīng)驗，環(huán)特生物深度挖掘、創(chuàng)新斑馬魚技術(shù)的應(yīng)用場景，已為 150 多家單位提供基因編輯技術(shù)服務(wù)，累計成功制備了 150 多個基因敲入品系，測試超過 1,000 個 gRNA 靶點，推動了諸多前沿基因功能研究取得了突破性進展，為斑馬魚基因編輯技術(shù)在更加廣泛的研究領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新性應(yīng)用奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

除基因編輯技術(shù)外，環(huán)特生物也一直聚焦各種斑馬魚疾病模型的開發(fā)。自 2017 年開始，不僅構(gòu)建了在斑馬魚中人源腫瘤異種移植瘤模型（PDTX），也已相繼成功構(gòu)建了斑馬魚肺癌、結(jié)腸癌、卵巢癌等 PDTX。該模型能夠快速為臨床腫瘤患者篩選出敏感的腫瘤化療藥和靶向藥物，為臨床腫瘤病人節(jié)約治療時間成本和經(jīng)濟成本，也提高了腫瘤患者的生活質(zhì)量。

利用人源肺癌細(xì)胞系構(gòu)建斑馬魚肺癌移植瘤模型研究長鏈非編碼 RNA 在肺癌進展中的功能

圖片來源：環(huán)特生物拍攝實驗圖

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