浅析模式生物斑马鱼在药物筛选上的作用

小分子药物是一类能够解除人们疾病痛苦，提高健康水平的药物，这类药物进入细胞能够与特定的靶标分子结合、借助靶标分子起到特定防治作用，是药物发挥作用的基础。小分子药物筛选模型包括细菌、酵母和哺乳动物细胞的体外筛选模型，又包括果蝇、线虫和斑马鱼等体内筛选模型。以斑马鱼为例，近年来以斑马鱼为模式动物的科研工作发展迅速，研究发现斑马鱼不仅是研究脊椎动物发育过程的理想模型，也是模拟人类疾病的良好模型。在小分子药物筛选研究中，斑马鱼起到了很大的作用。

斑马鱼和人类的基因相似度达85%-87%，而且斑马鱼繁衍能力超强，对生存环境水质的要求都不高，出生3-4个月就成熟，生命还有3-4年长。加上属于体外发育，胚胎期透明，便于观察。而且世界范围内斑马鱼研究群体的工作已奠定了较为完善的胚胎学、分子遗传学研究基础,并且斑马鱼已被应用于开发人类重大疾病模型和药物筛选平台,取得了许多有价值的研究成果。

在小分子药物筛选研究中，斑马鱼具有低成本、短周期、便于高通量筛选等显著优势。癌症是当今社会人类健康的最大威胁之一，对于抗癌药物的研发一直是人们关注的热点。目前斑马鱼作为人类癌症模型已广泛的应用于包括黑色素瘤，白血病，结肠癌，乳腺癌等的药物筛选中。斑马鱼是目前生命科学研究中重要的模式脊椎动物之一，利用经过人工培养的斑马鱼筛选新型药物，在操作简易度、筛选周期等方面远远优于现有的技术。只要短短的1~2天，就可以判断药物中某种成分能否达到“饿死肿瘤”的目的；同时，还可以评价该成分的毒性。

利用斑马鱼进行小分子药物筛选,不仅具备高通量、低成本的优点,还能够比较准确的评估药物效果以及药物毒性。美迪西提供小分子药物筛选服务，其生物分析部还可以提供符合FDA/CFDA GLP的小分子药物生物分析服务，以支持小分子药物的筛选与开发，及其临床前研究和临床研究。

异烟肼是一种带有一个芳环的小分子水溶性化合物，口服后在胃肠道吸收迅速而完全。该药是稍晚于链霉素的抗结核药，通过抑制分枝菌酸生成阻碍结核杆菌细胞壁的合成，可以杀灭或抑制结核菌，用于结核病的治疗和预防。由于其优秀的抗结核杆菌的效能，治疗人类和动物结核病重要药物之一。利用斑马鱼模型可以研究该药物的毒性作用。研究者以肝脏绿色荧光转基因斑马鱼Tg(L-FABP:EGFP)为模型,研究一线抗结核药物异烟肼、吡嗪酰胺和乙胺丁醇对斑马鱼肝脏的影响以及比较其肝毒性大小^[1]。

研究者用不同浓度的异烟肼、吡嗪酰胺和乙胺丁醇分别处理发育至72h的斑马鱼,于加药后24、48和72hpe(hour post-exposure)观察斑马鱼的死亡率、畸形率和肝脏形态变化情况,荧光显微镜下观察药物对斑马鱼肝脏荧光面积和荧光强度的影响。研究结果发现异烟肼、吡嗪酰胺和乙胺丁醇均有肝脏毒性,乙胺丁醇肝毒性最小。1和2.5mmol/L浓度下吡嗪酰胺导致斑马鱼发生肝损伤程度强于异烟肼,但5mmol/L下异烟肼肝脏损伤程度强于吡嗪酰胺,其有关机制需进一步研究。

在小分子药物筛选上，模式生物斑马鱼由于具有胚胎体外发育,小分子化合物渗透性强的特点,这些优势使其成为大规模小分子药物筛选的理想模型。

[1] 基于斑马鱼模型的抗结核药物肝脏毒性比较研究[J].