Zebradanio ได้กดเมาส์และแมลงวันผลไม้ใน biomedicine

Zebradanio ได้กดเมาส์และแมลงวันผลไม้ใน biomedicine

อลัน Kaluev คอนสแตนติน Demin
"Trinity Option" №4 (248), กุมภาพันธ์ 27, 2018

Zebradanio

เกี่ยวกับผู้แต่ง

Alan Kaluev – ปริญญาเอกผู้เชี่ยวชาญด้านประสาทวิทยาจิตเวชศาสตร์ชีวภาพและ neuropharmacology ศาสตราจารย์และหัวหน้า ห้องปฏิบัติการจิตเวชศาสตร์ชีววิทยาสถาบัน Biomedicine แปลมหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์เบิร์กสเตท; วิทยาศาสตร์ et al, Ural Federal University, สถาบันสรีรวิทยาและการแพทย์พื้นฐาน, สาขาไซบีเรีย, รัสเซีย Academy of Sciences, ศาสตราจารย์, คณะเภสัชศาสตร์, มหาวิทยาลัยทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ (จีน)

Konstantin Demin – นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของมหาวิทยาลัย St. Petersburg State University นักวิจัยจาก Institute of Experimental Medicine V.A. Almazov จากกระทรวงสาธารณสุขของรัสเซีย

เป็นที่นิยมในหมู่ผู้เลี้ยงปลา zebradanio aquarists (Danio rerio, Eng zebrafish) ซึ่งมีชื่อมาจากสีของลายในปีที่ผ่านมาได้กลายเป็นรูปแบบที่มีประสิทธิภาพในด้านพันธุกรรมชีววิทยาระดับโมเลกุลตัวอ่อนวิทยาเภสัชวิทยาและอีกไม่นานในด้านระบบประสาทวิทยา เป็นครั้งแรกที่นักชีววิทยาชาวอเมริกัน George Streisinger ได้ให้ความสนใจในสิ่งมีชีวิตนี้ในฐานะวัตถุในห้องปฏิบัติการในทศวรรษที่ 1960

การใช้ zebradanio เป็นรูปแบบของสิ่งมีชีวิต (เช่นสิ่งมีชีวิตที่คุณสามารถจำลองกระบวนการทางชีวภาพ) มีข้อดีหลายอย่างรวมถึงความสะดวกในการจัดการทางพันธุกรรมตลอดจนลักษณะการปฏิสนธิภายนอกของปลาเหล่านี้การพัฒนาที่เร่งรีบความอุดมสมบูรณ์สูงและขนาดเล็ก (ประมาณ 2.5-3.0 ซม. ในผู้ใหญ่) นอกจากนี้ยังมีราคาไม่แพงและง่ายต่อการบำรุงรักษาและเจือจางในห้องปฏิบัติการ (รูปที่ 1)

มะเดื่อ 1 Zebradanio เป็นสิ่งมีชีวิตรูปแบบในการวิจัยทางชีวการแพทย์

อวัยวะหลักของ zebradanio พัฒนาภายในห้าวันหลังจากการปฏิสนธิและแล้วสามเดือนหลังคลอดปลามีความสามารถในการสืบพันธุ์ – ทั้งหมดนี้บ่งชี้ว่าอัตราการเติบโตของสิ่งมีชีวิตสูง ในเวลาเดียวกัน zebradanio อาศัยอยู่นานกว่าหนู (โดยเฉลี่ย 4-5 ปีกับสาม) ดังนั้นพวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็นวัตถุที่ยอดเยี่ยมและประหยัดสำหรับการศึกษาชีววิทยาของอายุ

ตัวอ่อนและทอด Zebraradian มีความโปร่งใสซึ่งช่วยให้สามารถติดตามขั้นตอนต่างๆของการพัฒนาภายใต้กล้องจุลทรรศน์ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวิธีการ optogenetic เช่นเดียวกับการสร้างภาพของโปรไฟล์การแสดงออกทางพันธุกรรม in vivo. นอกจากนี้ยังมีสายกลายพันธุ์ Casper (แคสเปอร์) ซึ่งเป็นโปร่งใสแม้ในวัยซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในทางพันธุกรรมกายวิภาคและสรีรวิทยา manipulations กับปลาเหล่านี้

หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญของชีววิทยาของปลากระดูกก็คือพวกเขารอดพ้นจากการทำซ้ำซ้ำของจีโนม ใน Zebradanio ยีนที่ซ้ำกันดังกล่าวสามารถทำงานได้ดีหรือไม่และยังมีฟังก์ชั่นใหม่ ๆ ที่ไม่เหมือนกันของยีนที่คัดลอก การปรากฏตัวของยีนเดียวกันหลายชุดช่วยให้สามารถศึกษา Zebradanio ในการยับยั้งยีนเหล่านั้นที่มีความสำคัญสำหรับมนุษย์และหนูและมีเพียงหนึ่งสำเนาเท่านั้น

ปัจจุบันพันธุกรรมของ zebradanio ได้รับการศึกษาเป็นอย่างดีและจีโนมลำดับจีโนมของพวกเขามียีน 26,206 ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนรวมถึง 71.4% ของ orthologs (เช่นยีนที่คล้ายคลึงกันของสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับ phylogenetically ที่แยกตัวออกระหว่าง speciation) ของยีนในมนุษย์และ 82% ยีนที่เกี่ยวข้องกับโรคต่างๆของมนุษย์ ผลกระทบทางเภสัชวิทยาและเป้าหมายก็คล้ายกันมาก (ประมาณ 85-90% เหมือนกันใน zebradania หนูและมนุษย์) เนื่องจากความคล้ายคลึงกันทางพันธุกรรมมักจะเด่นชัดขึ้นในตำแหน่งที่ใช้งานของเอนไซม์ช่องและตัวรับ (รูปที่ 2)ตัวอย่างเช่นแกนด์ binding sites ของตัวรับ glucocorticoid ในคนทั้งคนและ zebradanio มีความเหมือนกัน 74% ในขณะที่ตัวรับตัวเองมีเพียง 50% เท่านั้น

มะเดื่อ 2 ประโยชน์ทั้งหมดของ zebradania ใน biomedicine สูงกว่าประโยชน์ทั้งหมดของวัตถุแบบดั้งเดิมอื่น ๆ เช่นแมลงวันผลไม้และหนู (ตาม McCammon J.M. และ Sive H. เกี่ยวกับพันธุศาสตร์แห่งสุขภาพจิต //) Annu รายได้ จีโนม Hum จำพวก 2015, เล่ม 16, 173-197 โดยมีการปรับเปลี่ยน)

Zebradanio แสดงให้เห็นความคล้ายคลึงทางสรีรวิทยาที่สูงกับคนในระบบที่สำคัญเช่นระบบเผาผลาญโลหิตเป็นเนื้องอกหัวใจและหลอดเลือดและประสาท เช่นความคล้ายคลึงกันที่ดี (homology) ทำให้สามารถใช้ Zebradanio เพื่อการปฏิบัติงานที่หลากหลายเช่นการสร้างรูปแบบการทดลอง (สัตว์) ของผู้ป่วยโรคเบาหวานการสร้างเม็ดเลือดการทำให้เป็นหลอดเลือดหรือการเกิด Infact และการตรวจหายาใหม่ ๆ in vivo. neurochemical ของมนุษย์และ zebradanio ยังโดดเด่นในความคล้ายคลึงกันของพวกเขาและแม้จะมีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดในองค์กรของ CNS, zebradanio มีโครงสร้างหลายอย่างที่มีหน้าที่และ morphologically คล้ายกับหลายพื้นที่ของสมองของหนูและมนุษย์

วันนี้ zebradanio ใช้อย่างแข็งขันในระบบประสาทชีววิทยาเนื่องจากพฤติกรรมเด่นชัด (และในเวลาเดียวกันค่อนข้างซับซ้อน) ของทั้งปลาทอดและปลาที่โตเต็มที่ยกตัวอย่างเช่นมนุษย์ zebradanio แสดงปฏิกิริยาตอบสนองต่อพฤติกรรมและสรีรวิทยาที่เด่นชัดภายใต้การทำงานของฮอร์โมนคอร์ติซอล ด้วยเหตุนี้จึงได้มีการสร้างแบบจำลองของความวิตกกังวล – ซึมเศร้าและการแก้ไขทางเภสัชวิทยาโดยอาศัยพฤติกรรมของปลา [1-6]

ในเวลาเดียวกันการมีสัมพันธภาพที่สูงของ zebradanio (มากกว่า 90% ของเวลาที่พวกเขาใช้จ่ายเป็นกลุ่ม) ช่วยให้พวกเขาสามารถใช้โมเดลทางพันธุกรรมและเภสัชวิทยาของออทิสติกได้ Zebradanio neurobiology ได้รับการศึกษาอย่างกระตือรือร้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เป็นผลให้หลายรูปแบบที่ถูกต้องของโรคสมองปรากฏ – โรคจิต, สมาธิสั้น, ความบกพร่องทางสติปัญญา, toxidromas, โรคลมชักและการเสื่อมสภาพของระบบประสาท (Parkinson and Alzheimer's) และการตรวจคัดกรองยาทางเภสัชวิทยาเพื่อการรักษาที่เหมาะสมกลายเป็นไปได้

การศึกษาที่ดำเนินการตั้งแต่ปี 2008 เกี่ยวกับ zebradanio ในห้องปฏิบัติการของเราแสดงให้เห็นว่าหลายลักษณะทางพฤติกรรมและจิตใจที่ซับซ้อนซึ่งก่อนหน้านี้ได้รับการอ้างถึงเฉพาะกับสัตว์ที่มีระบบประสาทที่มีการจัดระบบอย่างมากได้รับการพัฒนาอย่างดีและสามารถสังเกตได้จาก zebradanioดังนั้นปลาที่มีความเครียดเป็นเวลานานไม่เพียง แต่แสดงให้เห็นถึงพัฒนาการของพฤติกรรมกังวลอย่างต่อเนื่องและอาการทางอารมณ์อื่น ๆ แต่ยังมีการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีต่างๆที่เกี่ยวข้องกับความวิตกกังวลและภาวะซึมเศร้าในคนและหนู [1] ตัวอย่างเช่นความเครียดที่ยืดเยื้อเพิ่มระดับฮอร์โมนความเครียด cortisol และยังทำให้สมดุลของ cytokines – ตัวควบคุมภูมิคุ้มกันที่สำคัญทั้งในมนุษย์และหนูและใน zebradanio [1] เป็นสิ่งสำคัญที่ปรากฏการณ์เหล่านี้ใน zebradanio จะถูกลบออกโดยการใช้ยาลดอาการซึมเศร้า – ยาที่ช่วยลดผลกระทบจากความเครียดในคลินิก [1]

ผลของยาซึมเศร้าก็ยังได้รับการพิจารณาจากห้องปฏิบัติการของเราในบริบทของ serotonin syndrome ซึ่งเป็นอาการทางพยาธิสภาพที่เกิดจาก "ยาเกินขนาด" ของ serotonin antidepressants ซึ่งเราได้อธิบายไว้เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน Zebradania [2, 3] ในบรรดาโรคทางสมองที่ร้ายแรงอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการใช้ยาทางเภสัชวิทยาเราได้ศึกษาโรคติดยาเสพติดและถอนตัวใน zebradanio ซึ่งเป็นปัญหาทางคลินิกเฉพาะทางในยุคของเราและเกิดขึ้นทั้งจากการใช้ยาเสพติดและในระหว่างการรักษา [4, 5]

สุดท้ายเรากำลังศึกษาผลของสารออกฤทธิ์ทางจิตใน Zebradan รวมถึงยาหลอนประสาทที่มีประสิทธิภาพเช่น LSD, ketamine, phencyclidine, ibogaine, MDMA (ยาอี), salvinorin A และยาที่คล้ายคลึงกัน [5-9] เกือบทุกคนใน zebradanio ได้รับการทดสอบโดยเราเป็นครั้งแรกในโลก ยาที่ศึกษาทั้งหมดในสเปกตรัมนี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกระตุ้นพฤติกรรมที่ผิดปกติใน Zebradanio และการตอบสนองทางสรีรวิทยาที่เกี่ยวข้องกับสภาวะที่เหมือนประสาทสัมผัสของมนุษย์ การศึกษาเหล่านี้โดยใช้ Zebradanio มีความสำคัญอย่างมากทั้งจากมุมมองในการหายาใหม่ที่มีฤทธิ์ทางจิตประสาท (โดยคัดเลือกโมเลกุลที่สังเคราะห์ขึ้นมาใหม่ในการทดสอบในสัตว์อย่างมีประสิทธิภาพและราคาไม่แพง) และจากมุมมองของการสร้างรูปแบบการทดลองใหม่ของโรคมนุษย์ที่เกิดจากเภสัชวิทยา (เรียกว่า toxidromes)

ในการวิเคราะห์เชิงลึกล่าสุดที่ตีพิมพ์ลงใน รีวิวประจำปีของ Genomics และพันธุศาสตร์มนุษย์บางทีข้อสรุปที่น่าเชื่อมากที่สุดคือข้อดีของการใช้ zebradania ในด้านชีวการแพทย์ที่ทันสมัย ​​(รูปที่ 2) ถ้าเราเปรียบเทียบสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง (Drosophila) ปลาทะเลและหนู zebrarad – สิ่งที่ค้นพบมากที่สุดในห้องปฏิบัติการ – ตามเกณฑ์ต่าง ๆ ตั้งแต่ความคล้ายคลึงกันของชีววิทยากับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ไปจนถึงค่าใช้จ่ายในการทดลองกับพวกมันที่มีประโยชน์ทั้งหมดของ zebradanio เกินกว่าที่ในหนูและแมลงวันผลไม้ แต่น่าเสียดายที่เป็นแบบจำลอง zebradan มันเป็นเพียงการเริ่มต้นที่จะ "ว่ายน้ำ" ในห้องปฏิบัติการรัสเซีย

มะเดื่อ 3 จำนวนบทความในฐานข้อมูล Pubmed (ณ วันที่ธันวาคม 2560) โดยใช้ zebradanio (ตามประเทศ) ในรัสเซีย (*) มีเพียงประมาณหนึ่งร้อยบทความเท่านั้นที่ได้รับการตีพิมพ์ เส้นประสีแดง แสดงพลศาสตร์ทั่วไปของการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในจำนวนของสิ่งพิมพ์เมื่อ zebradanio ในปีที่ผ่านมา แผนภูมิวงกลม แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มจำนวนของสิ่งพิมพ์ที่เพิ่มขึ้นตามปกติในช่วง 10 ปีที่ผ่านมาเกี่ยวกับวัตถุรูปแบบต่างๆ โปรดสังเกตว่า Zebradania เป็นตัวบ่งชี้ถึงพลวัตรการเติบโตสูงสุดของสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบอื่น ๆ ใน Biomedicine (อ้างอิงจากรายงานของ Prof. A. Kaluev ที่สภาวิชาการของ St. Petersburg State University เมื่อวันที่ 25 กันยายน 2017 ดูออนไลน์)

โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากบทความทางชีวการแพทย์มากกว่า 30 พันเรื่องเกี่ยวกับ zebradanio มา Pubmed รัสเซียมีเพียงประมาณหนึ่งร้อยฉบับเท่านั้น (รูปที่ 3) อย่างไรก็ตามสถานการณ์มีการเปลี่ยนแปลงบ้างในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากห้องปฏิบัติการทางน้ำได้จัดตั้งขึ้นในมหาวิทยาลัยชั้นนำของรัสเซีย (St. Petersburg State University, Moscow State University, Ural Federal University) และสถาบันการศึกษาในประเทศในความเห็นของเราก็ขอแนะนำให้ดำเนินการต่อเพื่อดำเนินการงานที่ใช้งานมากที่สุดในรัสเซียเกี่ยวกับการแนะนำ zebradanio ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงทางชีววิทยาและการแพทย์

วรรณกรรม
1. Song C. , et al. การสร้างแบบจำลองผลของความเครียดที่ยืดเยื้อยืดเยื้อยืดเยื้อใน zebrafish: ผลกระทบที่ซับซ้อนเกี่ยวกับพฤติกรรมและสรีรวิทยา // Prog Neuropsychopharmacol Biol จิตเวช, 2018. 81. หน้า 384-394
2. Kolesnikova, T. O. , et al. serotonin / noradrenaline reuptake ยับยั้ง / 8th "ความเครียดและพฤติกรรม" การประชุม ISBS, 2016 พี 27-28
3. Stewart A.M. , et al. มุมมองของโมเดลทดลอง serotonin syndrome ใน zebrafish // Neurochem int, 2013. 62 (6) P. 893-902
4. Cachat J. , et al. กลุ่มอาการถอนแบบแผนใน zebrafish // Behav สมอง Res, 2010 208 (2) พี 371-376
5. Stewart A. , et al. โมเดล Zebrafish เพื่อศึกษา phenotypes ที่เกี่ยวข้องกับการใช้ยาเสพติด // รายได้ Neurosci, 2011. 22 (1) P. 95-105
6. Grossma L. , et al. ลักษณะของพฤติกรรมและผลต่อมไร้ท่อของ LSD ต่อ zebrafish // Behav สมอง Res 214 (2) พี 277-284
7. Riehl R. , et al. ผลกระทบทางพฤติกรรมและทางสรีรวิทยาของการได้รับ ketamine ในผู้ใหญ่ zebrafish // Neurotoxicol Teratol, 2011. 33 (6) P. 658-667
8. Cachat J. , et al. ผลกระทบที่ไม่ซ้ำกันและมีประสิทธิภาพเกี่ยวกับการวิจัยยาเสพติด zebrafish ประสาทหลอน Behav สมอง Res2013. 236 (1) P. 258-269
9. Stewart A. , et al. ผลกระทบด้านพฤติกรรมของ MDMA ("ecstasy ') ในผู้ใหญ่ zebrafish // Behav Pharmacol, 2011. 22 (3) P. 275-280


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: