一、概述
斑马鱼是生长在印度、巴基斯坦淡水河流中的一种硬骨鱼（鲤鱼），成年鱼全身仅长4－5厘米，因全身横向分布着一道一道褐色的斑马线而得名。斑马鱼很容易在实验室饲养，一般3个月就可以达到生殖成熟期，雌鱼每次产卵200枚左右，一生可产卵数千枚，斑马鱼所产之卵经24小时即可胚胎发育成熟，仔鱼期只有1个月。
更独特的是，斑马鱼的卵是透明的，整个胚胎发育在体外完成，也是透明的，这就使得人们不仅可以很容易得到胚胎，而且还可以在显微镜下直接观察斑马鱼胚胎发育的过程，不仅可作为脊椎动物模型来研究脊椎动物的胚胎发育过程，还是一种可用于人类疾病的研究的模式生物。


                        图 6-3  斑马鱼照片
二、斑马鱼成为模式生物的历史
斑马鱼作为模式生物仅有20多年的历史，最早将斑马鱼作为模式生物研究的是美国Oregon大学已故的著名遗传学家George Streisinger，其标志为1981年他在《Nature》杂志上所发表的关于斑马鱼人工雌核发育的研究的论文。从此，斑马鱼开始引起人们的关注。1994年，以“斑马鱼发育和遗传”为主题的会议在冷泉港召开。1996年，著名的《Development》杂志上发表了一系列与斑马鱼各系统组织 (心血管、脊索、脑等 )发育的突变体有关研究的报告，从而揭开了斑马鱼用于基因、基因组学组、脊椎动物发育以及人类疾病研究的序幕。2002年5月，《Science》杂志又刊出了一期有关斑马鱼的研究专辑，标志这一斑马鱼为模式生物的研究进入到一个新的阶段。
三、模式生物斑马鱼的应用
    斑马鱼在工业实验室中常被用作毒理学检验，是国际标准化组织推荐的五种实验鱼种之一。但随着对斑马鱼的进一步了解，其作为模式生物在生命科学以及医学研究中的作用正在崛起。

• 以斑马鱼为模型研究目的基因在脊椎动物中的表达和功能

   利用斑马鱼胚胎透明的特点，构建绿色荧光蛋白（GFP）与内源性靶蛋白的融合蛋白，通过观察融合蛋白的荧光分布情况，借以确定目的基因或目的蛋白的功能和表达特点。同时，还可通过检测绿色荧光的分布，监测外源蛋白的表达在斑马鱼中的表达与分布情况。

• 斑马鱼与免疫学研究

    斑马鱼作为免疫学新模式生物的优点在于：（1）与传统的免疫学模式生物——小鼠相比，斑马鱼有体型小，子代数量多，培育要求低，易于养殖，饲养成本低，便于开展大规模研究。（2）斑马鱼个体发育过程是在全透明状态下完成，使得整个心血管系统的发育过程能十分完整的被观察。特别是免疫系统个体发育的相关资料，是无法从小鼠上所进行的实验中轻易获得的。（3）先期对斑马鱼的遗传学研究积累的丰富突变库也为研究免疫相关基因的功能提供了条件。(4)在目前已知生物中，鱼类是最早具备获得性免疫系统的纲。这就使得对斑马鱼免疫系统的研究成为人们了解非特异性免疫系统和获得性免疫系统进化与功能相互关系的重要工具。这个独特的免疫系统进化地位还赋予了斑马鱼作为免疫学研究模式生物的另一重要优势，即其成体可以在没有胸腺、淋巴细胞生成的情况下存活传代，这又是小鼠模型无法比拟的。
1999年，Herbomel等在观察斑马鱼的巨噬细胞个体发育时发现，处于胚胎发育早期的斑马鱼巨噬细胞就具有对外源微生物大肠杆菌高效吞噬的能力。在受精30小时后，胚胎巨噬细胞就已经可以吞噬清除血液内和局部组织中的外源微生物。当给非血液系统中注射大肠杆菌后，5小时后即可在局部被斑马鱼巨噬细胞清除，且此时除了感染局部的30——50个活化巨噬细胞外，血液中未接触病原体的巨噬细胞也同样表现出活化特性，这提示斑马鱼体内可能还存在与哺乳动物相类似的细胞因子或趋化因子系统。

2001年Yoder等报道了斑马鱼与人白细胞表面受体基因簇同源的序列，并通过体外转染实验证明，斑马鱼在该区域的与ITAM基序高同源性的蛋白质同样有抑制小鼠MAPK信号途径的功能，进而还可抑制NK细胞的活化，这进一步显示出斑马鱼和人在该区域的基因结构和功能都是保守的。
2002年Neely等首先建立了细菌感染致病性链球菌的斑马鱼模型。该研究选用链球菌 作为病原菌对斑马鱼进行攻击实验，得到了较为全面的感染过程、致死剂量、生存曲线资料，为进一步研究非特异性免疫反应中宿主和病原体相互奠定了坚实的基础。
　　虽然斑马鱼作为免疫学研究的模式生物研究还只是开头，但有理由相信，随着斑马鱼基因组计划的启动，将会有越来越多的淋巴细胞特异性表达基因将被相继克隆并，并会为人们进一步探索淋巴细胞的成熟、归巢等提供了良好的研究平台。
（三）斑马鱼与人类疾病研究
据估计，斑马鱼的基因组中约有约30000个基因，这个数目与人差不多，而且它的许多基因与人类存在一一对应的关系。斑马鱼的神经中枢系统、内脏器官、血液以及视觉系统，在分子水平上85％与人类相同，尤其是其心血管系统的早期发育与人类极为相似，故斑马鱼是研究心血管疾病基因的最佳模式生物。
更为难得的是，斑马鱼中的肿瘤发生情况与人类亦极为类似。斑马鱼的基因特点使它研究可以成为一种很好的人体肿瘤模型。不久前，Langenau等通过将与人类白血病和淋巴瘤发生密切相关的鼠源性的c-Myc基因与一个存在于斑马鱼淋巴细胞内的Rag2基因启动子相融合，再将融合基因的末端连上GFP基因，随后将三个基因的嵌合体注射到斑马鱼的胚胎细胞中，使所有的鱼体细胞都包含有这种融合基因，从而建立起了白血病模型。Langenau等的结果表明所有携带有功能性c-Myc基因的鱼都会产生肿瘤。由于斑马鱼的皮肤透明 ,研究人员可以比较容易地观察到带有绿色荧光的白血病细胞的扩散情况：它首先出现在胸腺(胸腺与免疫系统的发育有关 ) ，随后逐渐扩散到胸腺附近的腮和眼睛后面的组织，进而再步扩散至骨骼肌和腹部器官。斑马鱼白血病模型的建立时的研究人员更容易弄清楚究竟是什么原因加快和减缓了急性成淋巴细胞白血病（ALL）的进展，并为更快速、更直接的检验和药物治疗提供了方便的研究评价模型。该模型的建立将会对对其他各种人体肿瘤模型的建立有很大的启示作用，将会促进其他的人体肿瘤模型的建立。
近年来，借鉴果蝇、小鼠“饱和诱变”筛选突变体的策略，通过利用ENU、γ或X射线照射、以逆转录病毒为载体的插入诱变等办法，尤其是ENU化学诱导法，可以得到大量发生的单基因突变斑马鱼。目前，已有许多大规模的突变体筛选计划正在斑马鱼中进行，数千种各式各样的组织发育异常突变体已经被筛选出来。由于斑马鱼独特的体外透明胚胎发育过程，使得人们对胚胎的获得、突变体表型的观察极为方便和高效。比如，哈佛大学医学院的Leonard I Zon教授所领导的课题组就已经成功筛选出50多种影响红系造血功能的突变体斑马鱼。这些不同类型的突变表型涉及斑马鱼造血的各个阶段：有的不能造血，有的是造血祖细胞分化受阻，有的是造血前体细胞增殖受阻，有的是光敏性血液病，有的是低色素……在这些特定表型中，有许多和人类的某些先天性贫血 、地中海贫血非常相似。以这些斑马鱼模型为基础，采取定位克隆策略，有学者已经鉴定出了一种与血色素合成有关的关键基因ALAS-2。在人类中，ALAS-2基因突变可引起X连锁的铁粒幼红细胞性贫血。此外，还有学者利用斑马鱼发现了一个编码铁转运蛋白的新基因，该基因突变可导致肠道内铁的吸收障碍，引起低色素性贫血，而在人体中，该基因则与常染色体显性血色素沉着病有关。再者，斑马鱼的地中海贫血模型也已经被建立，并被证实与血红蛋白的一个基因作为有关。
四、与斑马鱼研究有关的几个网址
http://zfish.uoregon.edu/，是一个斑马鱼模式生物数据库，其长期目标是促进和支持斑马鱼遗传学、基因组和发育等相关信息的整合及加速斑马鱼作为人类科学研究模式生物的应用。网站提供斑马鱼基因，基因图，基因变异，基因表达和进行斑马鱼研究的研究者和实验室信息。
http://zfin.org/cgi-bin/webdriver?MIval=aa-ZDB_home.apg，是一个斑马鱼信息网，ZFIN作为斑马鱼研究的信息平台，旨在为研究者利用斑马鱼提供联机数据库资源，创建和支持斑马鱼遗传学基因组学及发育学综合性信息资源建设，维护确切的斑马鱼研究参考数据系统，建立该信息源与其他模型生物数据库和人类数据库的广泛链接，为使斑马鱼成为人类生物学研究的模型生物提供便利条件，满足研究团体的需求。
http://zebrafish.mgh.harvard.edu/
http://www.genetics.wustl.edu/fish_lab/
http://zebrafish.stanford.edu/
http://zfish.wustl.edu/
http://zfin.org/cgi-bin/webdriver?MIval=aa-ZDB_home.apg