模式生物斑馬魚研究歷史和現狀簡述

作為一種小型脊椎動物，來自喜馬拉雅山南麓的熱帶淡水魚斑馬魚（zebrafish，Danio rario）在國際上廣泛應用于發育生物學、醫學、藥物研發、環境檢測等領域，已經成為了繼大小鼠之后的第三大脊椎類模式生物。

一、斑馬魚基本特點：

原產地：熱帶淡水魚，原產于喜馬拉雅山南麓的印度、巴基斯坦、孟加拉和尼泊爾等南亞國家。成魚體長3-4cm，略呈紡錘形，頭小而稍尖，吻較短，身軀玲瓏而纖細，因其體側具有像斑馬一樣縱向的暗藍色與銀色相間的條紋而得名。

斑馬魚是體外受精發育，胚體透明。胚胎發育快，受精后3天左右孵化出膜，5天左右開口進食，約3個月達到性成熟，壽命可達2年以上。斑馬魚可常年產卵，繁殖周期3-4天，一對成年斑馬魚每次可產卵200-300枚，受精率通常在70%以上。養殖溫度一般在23-31℃，15℃左右仍可存活，最佳養殖溫度在25-28攝氏度之間，pH值在6.8~7.8，硬度在2~6之間。

二、斑馬魚作為模式生物的優勢

作為模式生物的斑馬魚具有以下優點：

A.具有與人類高度的相關性?；驕y序表明斑馬魚與人類基因同源性高達87％。斑馬魚在生理功能、免疫系統及生物信號傳導通路等方面具有與人類高度的相似性。因此，斑馬魚的安全性與功效測試結果具有較好的相關性和預測性。

B.實驗周期短、測試成本低。斑馬魚胚胎的發育速度非?？?，24小時的發育程度相當于哺乳動物8~10天的發育程度，被譽為“模式生物加速器”。通常從受試物在斑馬魚上進行暴露到完成測試僅需3天左右即可完成實驗，相當于哺乳動物4周左右的暴露實驗。

C.可以實現高通量篩選。斑馬魚繁殖速度快、產卵數量高，斑馬魚胚胎和幼魚個體較?。ㄍǔＴ?mm左右），可開展實驗室條件下大樣本的高通量篩選，這對于提升藥物、保健食品、化妝品等健康產品的研發效率具有積極重要意義。

D.符合實驗動物福利保護的國際“3R”原則。斑馬魚屬于非哺乳類脊椎動物，在實驗動物倫理方面的限制小。歐理事會關于動物實驗的相關指令《Council Directive 2010/63/EU》規定自主進食之前的魚類可不受動物實驗限制（受精后5天以內的斑馬魚胚胎和幼魚）

三、斑馬魚作為模式生物的起源和發展

1938年，美國布朗大學Roosen-Rung教授首次報道斑馬魚發育形態學研究成果。1950年代，美國羅格斯大學K. Kenneth Hisaoka教授首次報道斑馬魚毒理學研究成果。1972年，美國俄勒岡大學George Streisinge教授開始斑馬魚發育生物學研究和模式動物建立工作。1989年，美國俄勒岡大學Monte Westerfield教授出版斑馬魚研究圣經The Zebrafish Book第一版。1998年，首個斑馬魚模式生物數據庫ZFIN在俄勒岡大學成立（http://zfin.org）；同年，全球第一家斑馬魚藥物研發服務外包公司成立。1999年，斑馬魚國際資源中心（ZIRC）也在俄勒岡大學成立。2002年，英國桑格研究院發布了Tuebingen品系斑馬魚的初步基因組草圖（Zv1）。2009年，斑馬魚安全藥理學實驗通過了美國食品藥品監督管理局（FDA）和歐洲藥品管理局（EMA）的GLP認證。2011年，斑馬魚模型和技術研究被列入中國科技部“重大新藥創制”專項十二五實施計劃。2012年，中國國家斑馬魚資源中心成立。2020年，由中國24家研究機構的研究者聯合開展的“斑馬魚1號染色體全基因敲除計劃”（ZKO I計劃）成果發表，在國際上首次實現了脊椎動物整條染色體的系統性基因敲除。2020年12月，中國發布了《GB/T 39649-2020實驗動物 實驗魚質量控制》，對斑馬魚作為實驗動物的要求及質量控制進行了明確規定，為斑馬魚在更多產業的應用奠定了扎實的基礎。2022年，中國科學院水生生物研究所何舜平團隊2022年發布了最常用斑馬魚品系之一AB品系的參考基因組DrAB1。

基礎研究工作的開展推動了斑馬魚在各個方向的應用研究和推廣，斑馬魚的應用領域也從早期的環境毒理學研究拓展到了發育生物學、疾病模型研究、藥物研發、營養保健食品評價和化妝品檢測等領域。斑馬魚在中藥（天然藥物）和化妝品這兩大產業的應用更是豐富了斑馬魚的應用場景，賦予了斑馬魚新的使用價值。

對Pubmed數據庫的論文進行統計，結果顯示自1998年至2021年，斑馬魚相關的論文發表量呈持續明顯增長的趨勢。1998年發表的斑馬魚相關論文總數僅310篇，至2021年相關論文總數為4650篇，數量增長了約15倍。2021年，中國發表的斑馬魚研究論文數量全球占比已超過39%，成為全球斑馬魚研究第一大國。