本文為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)原創(chuàng)
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作者：Mia
導(dǎo)讀：斑馬魚得益于自身的實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)已成為醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究中第二大最常用的動(dòng)物模型。迄今為止，科學(xué)家們已經(jīng)使用斑馬魚模型完成了許多具有里程碑意義的研究。可惜的是
，它缺乏類似于其他動(dòng)物模型中的系統(tǒng)功能注釋程序。最近，有一支龐大的國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)斑馬魚基因信息進(jìn)行了編目
，構(gòu)建了目前最全面的斑馬魚遺傳數(shù)據(jù)圖譜。
最新發(fā)表在《Nature Genetics》的一項(xiàng)研究表明
，醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的研究人員將受益于迄今為止最全面的斑馬魚遺傳數(shù)據(jù)圖譜
。該圖譜將幫助研究人員更好地研究各種類型的癌癥、心臟病和神經(jīng)退化
，并可能促進(jìn)更多研究人員在實(shí)驗(yàn)中取代哺乳動(dòng)物模型
。
https://www.nature.com/articles/s41588-022-01089-w
斑馬魚的歷史功績(jī)
01
斑馬魚是醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究中第二大最常用的動(dòng)物模型，它是可以用于研究胚胎發(fā)育和模擬人類疾病的流行生物
。斑馬魚為什么這么受歡迎
？斑馬魚模型的普及得益于它的實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)：它具有
方便的基因操作工具和
廣泛的遺傳資源，并且
它與人類之間疾病基因和機(jī)制的有著高度保守性。斑馬魚像胚胎一樣透明生長(zhǎng)
，并且具有不同尋常的再生特性
，這些特性能夠讓研究人員洞察人類的狀況，因此它是
研究各種疾病和失調(diào)的理想候選者。
迄今為止
，科學(xué)家們已經(jīng)使用斑馬魚模型完成了許多具有里程碑意義的研究。斑馬魚在基因組研究中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)了染色質(zhì)標(biāo)簽
、啟動(dòng)子使用的 DNA 編碼
、DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄后信使 RNA 調(diào)控的調(diào)控模式。而斑馬魚單細(xì)胞基因組學(xué)開創(chuàng)了在發(fā)育過程中空間分辨譜系特異性轉(zhuǎn)錄組的應(yīng)用
，比較基因組學(xué)預(yù)測(cè)了保守的調(diào)控元件及其長(zhǎng)程靶基因
。此外，利用斑馬魚轉(zhuǎn)基因的易用性
，自動(dòng)化的體內(nèi)成像和圖像處理
，可以升級(jí)到高通量，提供了所預(yù)測(cè)疾病相關(guān)的人類增強(qiáng)子的驗(yàn)證
。
完善斑馬魚的功能注釋
02
可惜的是
，到目前為止，它缺乏類似于其他動(dòng)物模型中的
系統(tǒng)功能注釋程序 。為了解決這個(gè)問題
，研究人員成立了國際
DANIO-CODE聯(lián)盟，并創(chuàng)建了一個(gè)
中央存儲(chǔ)庫來
存儲(chǔ)和處理斑馬魚發(fā)育功能基因組數(shù)據(jù) 。DANIO-CODE 聯(lián)盟是一個(gè)由27個(gè)實(shí)驗(yàn)室組成的團(tuán)隊(duì)
，
他們共同合作對(duì)已發(fā)表的開放性數(shù)據(jù)集進(jìn)行編目，并采用新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充 。這項(xiàng)工作促成了
14萬個(gè) DNA 區(qū)域參與調(diào)節(jié)斑馬魚的基因表達(dá) 。
這項(xiàng)研究抽取了1802個(gè)樣本，每個(gè)樣本有數(shù)百萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)
，為轉(zhuǎn)基因育種
、發(fā)育和疾病的遺傳研究提供了最廣泛的候選DNA區(qū)域。研究的論文于7月4日發(fā)表在雜志上
，其中詳細(xì)介紹了一些
胚胎發(fā)育階段中涉及的DNA元素 ，并
改進(jìn)了對(duì)斑馬魚和小鼠之間的遺傳等價(jià)性的理解。
Synteny投影揭示了斑馬魚和小鼠之間表觀遺傳特征的守恒
。圖片來源：https://www.nature.com/articles/s41588-022-01089-w
DANIO-CODE 通過以下方式對(duì)正在發(fā)育的斑馬魚基因組進(jìn)行功能注釋：(1) 收集全球38個(gè)實(shí)驗(yàn)室的所有已發(fā)表和產(chǎn)生的新基因組數(shù)據(jù)
，并規(guī)范元數(shù)據(jù)注釋；(2) 創(chuàng)建和維護(hù)一個(gè)單一數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)中心 (DCC)
，用于斑馬魚基因組數(shù)據(jù)的持續(xù)積累和用戶下載
；(3) 開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的分析管道
，重新映射所有測(cè)序數(shù)據(jù)集；(4) 生成一個(gè)集成的軌道樞紐
，允許與常見的基因組瀏覽器可視化
。此外，DANIO-CODE對(duì)這些數(shù)據(jù)集進(jìn)行綜合分析
，以促進(jìn)發(fā)現(xiàn)
、功能元素分類和確定發(fā)育動(dòng)力學(xué)特征。最后
，在這項(xiàng)研究中
，研究人員
應(yīng)用斑馬魚和哺乳動(dòng)物基因組數(shù)據(jù)集比較分析的新方法揭示了基因組景觀的保守性，并擴(kuò)大斑馬魚發(fā)育基因組學(xué)資源的效用。
研究意義與前景
03
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的伯明翰大學(xué)發(fā)育遺傳學(xué)教授Ferenc Mueller說：“對(duì)斑馬魚基因信息進(jìn)行編目是一項(xiàng)重大突破
，可能會(huì)推動(dòng)未來幾年醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的一些令人興奮的發(fā)展。”
倫敦帝國理工學(xué)院的Boris Lenhard教授和卡羅林斯卡學(xué)院的Carsten Daub教授在協(xié)調(diào)全球50多名研究人員方面發(fā)揮了重要作用
。由此合作產(chǎn)生的圖譜證明了一個(gè)
自下而上的跨界合作倡議將如何能夠?yàn)槲覀兊难芯拷鐜碛绊?/strong>。 領(lǐng)導(dǎo)了數(shù)據(jù)整合的Carsten Daub說:”現(xiàn)在，有了我們的新目錄
，我們離擁有一個(gè)完全實(shí)現(xiàn)的覆蓋人類基因組的地圖又近了一步。這種活動(dòng)將使世界各地的研究人員能夠跟上新的治療方法、藥物的步伐，并更好地了解人類和動(dòng)物疾病。這項(xiàng)廣泛的研究將所有單獨(dú)的數(shù)據(jù)集整合到一個(gè)框架中，使世界各地的研究人員能夠解決單獨(dú)研究無法解決的問題 。”
參考資料：
https://phys.org/news/2022-07-largest-genetic-atlas-zebrafish-breakthrough.html
注：本文旨在介紹醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展
，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導(dǎo)
，請(qǐng)至正規(guī)醫(yī)院就診。
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