與人類基因相似度高達(dá)87%的斑馬魚，未來有怎樣的發(fā)展前景？

日期:2021-03-31

與人類基因相似度高達(dá)87%的斑馬魚，未來有怎樣的發(fā)展前景？

01?斑馬魚的生物學(xué)特征以及優(yōu)勢

斑馬魚是一種原產(chǎn)于南亞地區(qū)的小型熱帶淡水魚，由于其具有易飼養(yǎng)、繁殖力強(qiáng)，發(fā)育快，受精卵透明易觀察等特點，現(xiàn)已成為在全世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)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(dá)87%，現(xiàn)在越來越廣泛地應(yīng)用于疾病模型創(chuàng)制、基因功能評估、藥物篩選、毒性檢測、以及環(huán)境健康風(fēng)險評價等不同領(lǐng)域中。同時，中藥、天然藥物、保健食品以及功能食品的研發(fā)當(dāng)中也不乏斑馬魚實驗的貢獻(xiàn)。

圖1 斑馬魚

來源：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)，侵刪

02 ?斑馬魚的發(fā)展趨勢

根據(jù)中國知網(wǎng)收錄的斑馬魚醫(yī)療器械創(chuàng)新網(wǎng)相關(guān)的文章，我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然斑馬魚在我國的應(yīng)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(nèi)的事情，這得益于國家十二五規(guī)劃中提出有關(guān)“重大新藥創(chuàng)新”科技重大項目資助。

項目中對斑馬魚藥物研究技術(shù)加大資助，以及2012年國家重大科學(xué)研究計劃斑馬魚資源中心在中國科學(xué)院水生所的成立。目前國家斑馬魚資源中心已經(jīng)被國際學(xué)術(shù)界公認(rèn)，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。

圖2 斑馬魚相關(guān)文獻(xiàn)年度發(fā)表趨勢
來源：中國知網(wǎng)
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(fā)表的研究論文占全球的20%以上。?

圖3? ?斑馬魚研究應(yīng)用的學(xué)科分布
來源：中國知網(wǎng)
根據(jù)中國知網(wǎng)對關(guān)于斑馬魚相關(guān)文獻(xiàn)的分類不難發(fā)現(xiàn)，斑馬魚應(yīng)用范圍十分廣泛，主要集中在生物學(xué)、中藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)與資源利用以及基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、腫瘤學(xué)等方面。?我國在藥物研發(fā)領(lǐng)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(lǐng)域?qū)Π唏R魚模型需求相對較少。?自國家十二五規(guī)劃中有關(guān)“重大新藥創(chuàng)新”科技重大項目資助項目中對斑馬魚藥物研究技術(shù)加大資助以來，越來越多的單位開始籌建斑馬魚藥物研發(fā)實驗室，特別是在中藥和天然藥物研發(fā)領(lǐng)域。
“重大新藥創(chuàng)制”專項的支持對于推動斑馬魚在我國藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用起到了非常重要的作用，一方面是經(jīng)費(fèi)支持，另一方面是從國家層面推動了斑馬魚藥物研發(fā)技術(shù)在國內(nèi)的認(rèn)可、接受與應(yīng)用。?雖然飼養(yǎng)簡單，但國內(nèi)斑馬魚實驗動物相關(guān)產(chǎn)業(yè)從不以此為賣點，相關(guān)企業(yè)以提供定制服務(wù)和醫(yī)療器械創(chuàng)新網(wǎng)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(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)出像杭州環(huán)特生物科技股份有限公司、山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)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(nèi)外具有一定學(xué)術(shù)影響力和產(chǎn)業(yè)服務(wù)能力的斑馬魚技術(shù)平臺。?此外，越來越多的民營企業(yè)也加入到斑馬魚服務(wù)的產(chǎn)業(yè)中。目前杭州、上海、廣州、天津、長春等城市涌現(xiàn)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(yīng)用，為斑馬魚研究提供全套裝備也成為一種商機(jī)。設(shè)備商家可提供例如斑馬魚顯微注射系統(tǒng)、斑馬魚血壓檢測儀、斑馬魚心電監(jiān)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(wù)全國分布

?來源：根據(jù)公開信息整理
?在大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的深度融合之勢下，各種數(shù)字化醫(yī)療器械創(chuàng)新網(wǎng)平臺模式正在逐漸興起。但此類平臺在產(chǎn)品和服務(wù)的篩選上對專業(yè)要求很高。
據(jù)了解，火石創(chuàng)造已構(gòu)建生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，其中技術(shù)服務(wù)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(yùn)營的布局和服務(wù)，更多相關(guān)資源將陸續(xù)入駐該平臺。

03

斑馬魚的應(yīng)用展望分析

?1、化藥目前，以靶向設(shè)計為基礎(chǔ)的藥物開發(fā)已經(jīng)逐漸成為國際化學(xué)藥物開發(fā)的主流趨勢，斑馬魚在化藥開發(fā)中的應(yīng)用將不會顯著增加。但是由于其在毒性替代模型的廣泛應(yīng)用，斑馬魚在化藥早期安全性評價中的應(yīng)用將會進(jìn)一步提升。?從長遠(yuǎn)來看，開發(fā)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(xué)單體藥物進(jìn)行聯(lián)合用藥，也包括篩選天然藥物發(fā)現(xiàn)多組分活性成分。對于多組分藥物，體外篩選結(jié)果的可預(yù)測性有限，哺乳動物的時間和成本太高，斑馬魚模型可以發(fā)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(rèn)識，國家也對中藥產(chǎn)業(yè)越來越重視。十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中指出，要全面推進(jìn)健康中國建設(shè)。其中更提出要推動中藥傳承創(chuàng)新，大力發(fā)展中醫(yī)藥事業(yè)。?《中國藥典》2020年版指出：“重點開展基于中醫(yī)臨床療效的生物效價和測定方法研究，探索建立以形態(tài)、顯微、化學(xué)成分和生物效應(yīng)相結(jié)合的能整體體現(xiàn)中藥療效的標(biāo)準(zhǔn)體系”。?考慮到中藥成分的多樣性和作用機(jī)理的復(fù)雜性，體外生物學(xué)實驗結(jié)果的可靠性有限，哺乳動物實驗不適合大批量的常規(guī)檢測。相信斑馬魚在中藥質(zhì)量控制體系中可以發(fā)揮更大的作用。?3、環(huán)境檢測打好“十四五”污染防治攻堅戰(zhàn)，要突出精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污。精準(zhǔn)治污要求全面準(zhǔn)確掌握污染源的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、區(qū)域等基本信息，識別污染發(fā)生的重點區(qū)域、重點時段、重點污染因子、重點行業(yè)等，加強(qiáng)污染監(jiān)測預(yù)警預(yù)報，及時掌握污染信息，精準(zhǔn)施策。
科學(xué)治污強(qiáng)調(diào)注重遵循規(guī)律，針對不同污染物產(chǎn)生、遷移和轉(zhuǎn)化的發(fā)生機(jī)制，制定不同階段污染治理的重點任務(wù)，強(qiáng)化環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新，增強(qiáng)治污的科學(xué)性。
斑馬魚在環(huán)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(jī)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(jié)果多數(shù)情況下也適用于人體環(huán)境，因此斑馬魚在環(huán)境檢測中的應(yīng)用將大有前景，相關(guān)檢測產(chǎn)業(yè)也將蓬勃發(fā)展。

小結(jié)

斑馬魚的作為人類疾病研究、藥物研發(fā)、環(huán)境檢測的常用模式動物，在人類健康、醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越多的作用，相關(guān)第三方檢測、模式動物制定和飼養(yǎng)儀器的產(chǎn)業(yè)也會具有巨大的發(fā)展空間。
隨著國家健康中國、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等戰(zhàn)略加快推進(jìn)，模式動物斑馬魚的研發(fā)應(yīng)用也將加速擁抱數(shù)字化，進(jìn)一步提高新藥研發(fā)效率。

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斑馬魚的應(yīng)用展望分析

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