中科院水生所建成全球三大斑馬魚資源庫之一 神奇小魚演繹生命奧秘
湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 文俊 通訊員 孫慧
斑馬魚，因全身布滿多條深藍(lán)色條紋似斑馬而得名。這種看似不起眼的生物，卻是撬動(dòng)許多學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)——其基因和人類基因相似度超過70%，因此被應(yīng)用在生命科學(xué)、健康科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究中。
1月27日，湖北日?qǐng)?bào)全媒記者探訪了中國科學(xué)院水生生物研究所的國家斑馬魚資源中心，這里保藏著各類斑馬魚品系總計(jì)1970種，是國際學(xué)術(shù)界公認(rèn)的全球三大斑馬魚資源庫之一。在其支撐和推動(dòng)下，我國成為全球第一大斑馬魚研究產(chǎn)出大國。
魚房涌動(dòng)科研潮
數(shù)十排一人多高的養(yǎng)殖架依次排開，透明魚缸緊密有序地?cái)[放著。“這里的設(shè)備容量約為20萬尾，我們養(yǎng)殖了300多種品系的活魚。”高級(jí)工程師潘魯湲博士指著不同顏色的斑馬魚告訴記者，斑馬魚本身有深藍(lán)色條紋的，紅色和綠色的魚都分別用熒光蛋白標(biāo)記了肌肉組織，透明的魚則因?yàn)閮煞N調(diào)控色素生成的重要基因被突變了。
看似平靜的魚房里，每天都在演繹著快速成長與繁育。斑馬魚體型小，僅有3─5厘米，便于養(yǎng)殖；每周都可產(chǎn)卵，一對(duì)親魚可產(chǎn)數(shù)百顆，易于構(gòu)建基因突變和轉(zhuǎn)基因模型；基因與人類基因組相似度高，超過80%的已知人類致病基因在斑馬魚中有同源基因，利于人類疾病研究；生長的頭3天完全透明，便于活體觀測(cè)；生長快，24小時(shí)內(nèi)完成早期發(fā)育，3個(gè)月性成熟。它們可模擬多種影響人類健康的重大疾病，比如人類貧血、糖尿病、視網(wǎng)膜變性、肌無力癥、惡性腫瘤和阿爾茨海默病等，幫助科學(xué)家篩選新藥。
這些小魚在水缸中不停地游動(dòng)著，仿佛不知疲倦。春節(jié)期間，國家斑馬魚資源中心采取輪流值班制，每天都有工作人員給斑馬魚正常喂食，巡視魚房、實(shí)驗(yàn)室、精子凍存間，保證斑馬魚一日三餐的營養(yǎng)和生長、保障水電設(shè)備的安全、水循環(huán)維生系統(tǒng)和超低溫精子凍存庫的全天候安全運(yùn)行等。
“斑馬魚品系資源創(chuàng)建和維護(hù)工作看起來很繁瑣，但這是基礎(chǔ)研究工作的基礎(chǔ)，工作中多扎實(shí)多認(rèn)真，同事們都覺得還不夠。”潘魯湲告訴記者，這一研究工作持續(xù)性很長，成果在10年甚至20年后都會(huì)是科學(xué)家們使用的資源，稍有疏忽，就可能給未來科研工作留下漏洞。
做基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)
國家斑馬魚資源中心于2012年10月在中國科學(xué)院水生生物研究所成立。2013年開始，在中國科學(xué)院院士朱作言、孟安明號(hào)召下，國內(nèi)30多家實(shí)驗(yàn)室先后加入到斑馬魚1號(hào)染色體全基因敲除聯(lián)盟。在國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展上，由中國科學(xué)院水生生物研究所牽頭完成的成果——“建成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大規(guī)模斑馬魚定向突變體庫”入選基礎(chǔ)研究展區(qū)，出現(xiàn)在生物科技相關(guān)成果的第一塊展板上。
記者獲悉，國家斑馬魚資源中心正領(lǐng)銜開展國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“發(fā)育編程及其代謝調(diào)節(jié)”重點(diǎn)專項(xiàng)——“斑馬魚發(fā)育與代謝突變體庫的系統(tǒng)創(chuàng)制”的項(xiàng)目研究。該項(xiàng)目首席科學(xué)家孫永華研究員介紹，該項(xiàng)目由全國21家機(jī)構(gòu)的30多家實(shí)驗(yàn)室參與，計(jì)劃構(gòu)建1000個(gè)以上基因的突變體和100個(gè)以上特異性轉(zhuǎn)基因品系，并刻畫其表型。
據(jù)介紹，這一項(xiàng)目擬以組織特異的熒光蛋白轉(zhuǎn)基因品系等為基礎(chǔ)，規(guī)模化敲除斑馬魚發(fā)育代謝相關(guān)基因，從早期胚胎發(fā)育、血液發(fā)育、心血管發(fā)育和再生、內(nèi)胚層器官發(fā)育和代謝、神經(jīng)發(fā)育和功能、生殖與生理等角度入手，明確純合突變體表型，建立表型數(shù)據(jù)庫；攻克斑馬魚基因功能研究領(lǐng)域一些公認(rèn)的技術(shù)難題，揭示重要因子參與發(fā)育與代謝的分子機(jī)理等。所有突變和轉(zhuǎn)基因品系將保藏于國家斑馬魚資源中心，并提供有效共享服務(wù)。到項(xiàng)目完成時(shí)，中心的資源體量和支撐能力必將邁上又一個(gè)新臺(tái)階。
“雖然我國現(xiàn)已成為全球第一大斑馬魚研究產(chǎn)出大國。但最初大家參與到這項(xiàng)工作時(shí)，根本沒有過多考慮后續(xù)成果產(chǎn)出。”潘魯湲告訴記者。孫永華研究員常跟大家講，從事基礎(chǔ)研究工作一定要不忘初心，目標(biāo)單純，先扎扎實(shí)實(shí)把事情做好，而不是總想著去獲得什么。