這種可愛的全身遍布多條深藍色和銀色紋理的小魚兒，被實驗人員親切的稱為“水中小白鼠”，在水中成群游動時宛如馳騁在草原上的斑馬群，故而得名。斑馬魚是一種常見的熱帶魚類，其體型纖細、個頭小，成年斑馬魚體長約4~6cm，2009年斑馬魚全基因組完成測序，稱為公認的新型模式動物之一。

作為常用的模式動物，斑馬魚由于個頭小所占空間小，因此相較于大小鼠而言，斑馬魚的飼養更為便利；而且，斑馬魚繁殖能力強，產卵數可達數百粒，適合大規模的實驗。基因組測序表明，斑馬魚與人類基因的同源性高達87%，且早期胚胎發育與人類極為相似；在蛋白質水平上，關鍵部位的同源性幾乎是100%。是研究遺傳、發育等生物醫學領域的最佳模式生物之一。

斑馬魚雌雄鑒別：雄魚的魚體修長，體色略深，深藍色條紋間黃色條紋且條紋明顯；雌魚的魚體較為肥碩，體色偏淡，藍色條紋間銀灰色條紋，腹部肥大，尤見懷卵期魚腹膨大。

（圖：實驗室斑馬魚飼養；圖片源于網絡）

（圖：斑馬魚雌雄鑒別；圖片源于網絡）

斑馬魚體外受精、體外發育、胚胎透明、生長快且生命周期短。胚胎發育經歷合子期（0~0.75h）→卵裂期（0.75~2.25h）→囊胚期（2.25~5.25h）→原腸期（5.25~10h）→體節期（10~24h）→咽囊期（24~48h）→孵化期（48~72h）→早幼期（CHARLES B,  KIMMEL,  WILLIAM W, BALLARD, SETH R等）

（圖：斑馬魚胚胎發育過程）

目前，斑馬魚在發育遺傳學、生態毒理學、人類疾病模型、基因損傷和修復、藥物篩選等領域均有廣泛應用。鑒于文章篇幅限制，編者就斑馬魚在毒理、腫瘤以及藥物篩選方面做一簡單介紹。

3.1斑馬魚在毒理學領域的應用

斑馬魚最早被用于水體監測、致畸及其他有毒物質的檢測，已經成為藥物安全性評價、生態毒性分析、環境風險評估的有效模式動物。歐洲化妝品毒理學和生態毒理學中心（ECETOC）、經濟合作與發展組織（OECD）和國際標準化組織（ISO）這些權威組織已經認可斑馬魚在毒理學中的價值；Nisha S. Sipes將斑馬魚稱為“21世紀新型的毒性測試模型”。與哺乳動物相比，斑馬魚最大優勢是進行高通量篩選，可在細胞水平實現對毒物的毒性預測；此外，由于斑馬魚胚胎幾乎透明，因而可以借助顯微鏡直觀觀察胚胎的各階段發育情況，明確毒物的作用靶點，斑馬魚胚胎在毒理學研究中成為當前熱點。

表 斑馬魚胚胎發育可觀察到的毒理學終點

（表格來源于中國農業科學院 呂鵬[1]）

由于斑馬魚的胚胎特性，使得生物成像技術在斑馬魚胚胎發育過程中被大量應用。生物成像既可以通過顯微鏡直接觀察，也可以外加熒光劑或者輔以基因手段加入熒光蛋白表達的基因，通過熒光成像監測該基因的表達。

（圖：碳量子點在斑馬魚體內的衰減過程；張景慧[2]）

（圖：石墨烯量子點對斑馬魚的發育毒性研究.  A:正常魚；B~D：暴露于石墨烯量子點的畸形魚。 PE：心囊水腫；VC：卵黃囊腫，BS：脊柱彎曲；張景慧[2]）

斑馬魚胚胎在納米顆粒的毒性研究領域中同樣運用火熱。Haissam Abou-Saleh[3]等人運用殼聚糖納米顆粒對斑馬魚胚胎進行了毒性研究，發現殼聚糖納米顆粒并不影響斑馬魚胚胎的存活。

（圖：ChNPs組：殼聚糖納米顆粒，在200mg/L濃度下胚胎發育未見異常；DEAB組：二甲氨基苯甲醛，體型小、脊柱側凸的心臟水腫（封閉箭頭）、卵黃囊腫（開放箭頭）；Haissam Abou-Saleh, et al[3]）

斑馬魚已被歐洲實驗替代研究中心推薦為新的替代動物，成為21世紀一個高效而普適的環境毒理學模式生物，可以進行多維度的生態風險評估，在優化和減少哺乳動物體內試驗及環境化學物毒性作用機制試驗中具有重大價值。

3.2 斑馬魚在腫瘤模型中的應用

在癌癥研究方面，斑馬魚模型與傳統的細胞培養方法相比更具有優勢，因為斑馬魚可以測試更廣泛的表型。斑馬魚和哺乳動物在腫瘤的進展過程中有共同的分子途徑，斑馬魚肝腫瘤中有超過130種不同的基因表現出與人類肝癌相似的表達，與腫瘤組織學類型、分級和分期有關。Zheng和他的同事們證明了轉基因斑馬魚模型與人類肝細胞癌具有相同的分子標記[4]。有幾種方法可以在斑馬魚體內復制人類癌癥，比如利用突變系和轉基因以及腫瘤細胞的移植。

（圖：斑馬魚成體和胚胎癌變發生的方法；Patricia Letrado, et al[5]）

（圖：斑馬魚腫瘤移植；Patricia Letrado, et al[5]）

（圖：斑馬魚幼體異種移植發育示意圖，Nusrat Khan, et al[6]）

（圖：斑馬魚成體異種移植發育示意圖；Nusrat Khan, et al[6]）

（圖：U937白血病細胞異種移植在幼體期。每只幼體注射300~500個U937細胞在24、72h后斑馬魚幼體表現出的典型亮場和熒光圖像。Nusrat Khan, et al[6]）

（圖：左側Huh7細胞移植成魚的代表性圖像顯示移植后15天異種移植物在腹腔發育；右側為心臟內注射U937細胞顯示了這些細胞在移植后15天定位到腹腔。Nusrat Khan, et al[6]）

目前，采用轉基因、正/反向遺傳學、移植、化學誘導等現有技術，可以成功的對斑馬魚進行不同腫瘤模型的構建及機制研究，例如黑色素瘤腫瘤、肝癌、皮膚癌、血管瘤、細胞間質瘤、宮頸癌、胰腺腫瘤、某些轉移瘤、神經母細胞瘤及上文提到的白血病模型等，不同斑馬魚腫瘤模型的開發，為相關領域的深入研究提供了更強大的支撐。

3.3斑馬魚在藥物篩選中的應用

近年來，斑馬魚疾病模型已有很多研究成果，基于斑馬魚疾病模型的藥物篩選也正如火如荼的開展，并已經成功地應用到治療諸如腫瘤、神經、心血管、眼科、骨骼等疾病的藥物篩選中。

復旦大學的鐘濤[7]研究團隊用轉基因斑馬魚進行了具有調控心肌發育分化活性的先導化合物篩選，鑒定出一類能夠增加斑馬魚心肌細胞的小分子化合物Cardionogen.

（圖：影響心臟發育的化合物篩選過程的示意圖；3個被TG(cmlc2-EGFP)標記的胚胎轉移到每個含10 μM E3緩沖液的孔中[7]）

（圖：斑馬魚發育過程中Cardionogen可增加心臟大小。A：Cardionogen家族的化學結構；B：未經處理的對照組斑馬魚心臟；C：CDNG1處理的心臟；D：CDNG2處理的心臟；E：未經處理的對照組胚胎；F：在60hpf時的CDNG1處理的被TG(cmlc2-EGFP)標記的胚胎；G：對照組胚胎；H：60hpf時被CDNG1處理的胚胎。B-D為腹側觀；E-H為縱側觀[7]）

另有學者利用斑馬魚篩選出對白血病有選擇性毒性的新型化合物。

（圖：斑馬魚藥物篩選鑒定抗T細胞化合物[8]）

在藥物篩選中，體外細胞水平作用環節單一，嚙齒類動物實驗勞動強度大，成本高，利用斑馬魚模型能有效給予彌補。有一種身體完全透明的斑馬魚在多年前就已被美國科學家成功培育出來，這種透明斑馬魚更方便觀察其內部結構，因而更有利監測腫瘤的發生發展。當然，斑馬魚模型也有某些局限，例如斑馬魚對藥物的代謝與人類不完全相同，通過斑馬魚模型篩選得到的先導化合物依然必須在合適的嚙齒類動物模型中進行驗證，但是斑馬魚作為藥物篩選模型已顯示出巨大的潛力，在藥物篩選方面必將進一步深入和完善。

（全身透明的斑馬魚；圖片源于網絡）

自20世紀90年代初以來，斑馬魚因其諸多優點已成為模式動物家族中極其重要的一員，得到了高度重視和廣泛運用。除了上文中所提到的，斑馬魚還在神經系統疾病如AD、PD；心血管疾病、糖尿病、肥胖、視網膜疾病以及光片顯微成像技術等領域均有極大的研究價值，相信隨著科學的進步，斑馬魚還將不斷給人們帶來驚喜。

參考文獻：

[1]呂鵬. 異噻唑啉酮類衍生物對斑馬魚胚胎發育的毒理學研究[D]. 北京：中國農業科學院，2018:1-101.

[2]張景慧. 碳基量子點的制備與斑馬魚熒光成像的應用及相關毒理的研究[D]. 河南：鄭州大學，2017:1-71.

[3]Abou-Saleh H, Younes N, Rasool K, et al. Impaired Liver Size and Compromised Neurobehavioral Activity are Elicited by Chitosan Nanoparticles in the Zebrafish Embryo Model[J]. Nanomaterials, 2019, 9, 122; doi:10.3390/nano9010122.

[4] Zheng W, Li Z, Nguyen AT, Li C, Emelyanov A, Gong Z. Xmrk, Kras and Myc transgenic zebrafish liver cancer models share molecular signatures with subsets of human hepatocellular carcinoma[J]. PLoS One, 2014;9:e91179.

[5]Letrado P, Miguel ID, Lamberto I,et al. Zebrafish: Speeding Up the Cancer Drug Discovery Process[J]. Cancer Res, 2018,78(21) :6048-6058.

[6] Khan N, Mahajan NK, Sinha P,  Jayandharan GR. An efficient method to generate xenograft tumor models of acute myeloid leukemia and hepatocellular carcinoma in adult zebrafish[J]. Blood Cells, Molecules and Diseases, 2019, 75:48-55.

[7]Ni TT, Rellinger EJ, Mukherjee A, et al. Discovering small molecules that promote cardiomyocyte generation by modulating Wnt signaling[J]. Chem Biol , 2011, 18(12): 1658–1668. doi:10.1016/j.chembiol.2011.09.015.

[8]Ridges S, Heaton WL, Joshi D, et al. Zebrafish screen identifies novel compound with selective toxicity against leukemia[J]. Blood, 2012, 119(24): 5621-5631.