斑馬魚(yú)水系統(tǒng)的技術(shù)積累正推動(dòng)其從科研工具向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用拓展。在藥物研發(fā)領(lǐng)域,基于水系統(tǒng)的高通量篩選平臺(tái)已與多家藥企合作,針對(duì)tumor、神經(jīng)退行性疾病等開(kāi)展化合物活性評(píng)估,明顯縮短新藥臨床前研究周期。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,便攜式斑馬魚(yú)水系統(tǒng)被部署于河流、湖泊等現(xiàn)場(chǎng),通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斑馬魚(yú)行為變化(如游動(dòng)紊亂、鰓蓋快速開(kāi)合)預(yù)警水體污染事件,其靈敏度較傳統(tǒng)化學(xué)檢測(cè)方法提高3-5倍。在教育領(lǐng)域,模塊化斑馬魚(yú)水系統(tǒng)(如桌面型“生態(tài)魚(yú)缸”)進(jìn)入中小學(xué)課堂,通過(guò)觀察斑馬魚(yú)發(fā)育過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與生態(tài)意識(shí)。未來(lái),隨著微流控芯片與器官芯片技術(shù)的融合,斑馬魚(yú)水系統(tǒng)有望實(shí)現(xiàn)“單細(xì)胞-組織-organ-個(gè)體”的多尺度模擬,為精細(xì)醫(yī)學(xué)與個(gè)性化醫(yī)療提供全新研究范式,真正成為連接基礎(chǔ)科學(xué)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的橋梁。斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)因其基因與人類(lèi)高度同源,成為研究人類(lèi)疾病的重要模型。斑馬魚(yú)測(cè)試皮膚
而且通常斑馬魚(yú)產(chǎn)卵數(shù)量大,測(cè)試的樣本數(shù)很多,這樣一來(lái),可以確保統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上顯赫性與數(shù)據(jù)的可靠性。同時(shí),早期的安全評(píng)價(jià)還可以評(píng)估藥物對(duì)多種組織的傷害程度。因此,可用于測(cè)試潛在藥物對(duì)生物體的毒性評(píng)估。此外,科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn),斑馬魚(yú)也是檢測(cè)水污染程度的優(yōu)良物種,因?yàn)檗D(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)可以根據(jù)污染物濃度的變化而發(fā)出可看到的熒光。隨著研究的深入,斑馬魚(yú)在人類(lèi)科學(xué)史上的地位已不可撼動(dòng),這位實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中的新星將和那些推動(dòng)人類(lèi)進(jìn)步的科學(xué)家們一道永載史冊(cè)。國(guó)際斑馬魚(yú)中心斑馬魚(yú)行為軌跡分析軟件,量化評(píng)估藥物對(duì)其運(yùn)動(dòng)能力的影響。
社交對(duì)魚(yú)進(jìn)行交際測(cè)試所需的測(cè)試設(shè)備首要包括一個(gè)通明的Plexiglas十字槽(50×50×10cm,長(zhǎng)×寬×高)(圖3e)。水槽的每只臂都被一個(gè)Plexiglas墻隔開(kāi)。在水槽中,隨機(jī)挑選的一個(gè)末端腔室(其他三個(gè)腔室是空位)和中心腔室各包含一個(gè)相同處理的個(gè)體。轉(zhuǎn)移后,對(duì)魚(yú)進(jìn)行2分鐘的習(xí)慣,記錄其行為8分鐘。數(shù)據(jù)剖析中,計(jì)算出魚(yú)在其同伴(交際圈)鄰近區(qū)域的時(shí)刻,作為對(duì)同種視覺(jué)影響的呼應(yīng)。習(xí)慣漆黑或噪音影響:open-fieldtank被用來(lái)評(píng)價(jià)魚(yú)對(duì)漆黑或噪音影響的驚嚇?lè)磻?yīng)。漆黑和噪聲影響實(shí)驗(yàn)別離進(jìn)行。簡(jiǎn)略地說(shuō),連續(xù)的漆黑影響(5分鐘周期)通過(guò)放置在通明敞開(kāi)設(shè)備底部的多個(gè)主動(dòng)開(kāi)/關(guān)白色LEDs陣列來(lái)傳遞。此外,用一個(gè)塑料立方體(15×9×0.5cm,長(zhǎng)×寬×高)將其提升到100cm的高度,用手將其釋放到堅(jiān)固的平面上,發(fā)生一系列的噪聲影響(圖5a、b)。用了一個(gè)俯視圖照相機(jī)來(lái)捕捉魚(yú)的動(dòng)作。
魚(yú)類(lèi)的性腺發(fā)育和繁殖行為受到下丘腦-垂體-性腺軸(HPG軸)的調(diào)控。下丘腦排泄促進(jìn)性腺開(kāi)釋元素(GnRH),其作用于腦垂體,影響其排泄促黃體生成素(LH)和促卵泡素(FSH),這兩種通過(guò)血液循環(huán)與相應(yīng)的受體結(jié)合后作用于性腺,影響性腺產(chǎn)生睪酮(T)、17β-雌二醇(E2)和11-酮基睪酮(11-KT)等類(lèi)固醇,從而使精子和卵子的發(fā)育和成熟。行為研討?hù)~(yú)類(lèi)行為軌跡的盯梢和量化研討中描繪的一切魚(yú)類(lèi)行為測(cè)驗(yàn)都用攝像機(jī)(SONYHandycam,FDR-AX60,Japan)進(jìn)行了錄像,并運(yùn)用動(dòng)物行為盯梢軟件VisuTrack動(dòng)物行為剖析軟件進(jìn)行了離線(xiàn)剖析。單個(gè)空間實(shí)際上被一個(gè)內(nèi)圓分紅兩個(gè)部分。(b)游程(cm),平均速度(cm/s),以及斑馬魚(yú)、medaka和我國(guó)鰷魚(yú)在openfieldtank的“中心”和“周?chē)眳^(qū)域所花費(fèi)的時(shí)刻(s)。(c)新式水槽(側(cè)面)示意圖。(d)魚(yú)在上午(9:00)和晚上(21:00)在不同區(qū)域所花費(fèi)的時(shí)刻(%)。活的人體成像技術(shù)實(shí)時(shí)記錄斑馬魚(yú)體內(nèi)細(xì)胞動(dòng)態(tài),解析生理病理過(guò)程。
隨著物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)的發(fā)展,斑馬魚(yú)水系統(tǒng)正經(jīng)歷從“被動(dòng)維護(hù)”到“主動(dòng)優(yōu)化”的智能化轉(zhuǎn)型。新一代系統(tǒng)集成多參數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò),可實(shí)時(shí)采集水溫、pH、溶氧、電導(dǎo)率等20余項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo),并通過(guò)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本地處理與異常預(yù)警(如溶氧突降觸發(fā)備用氣泵啟動(dòng))。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法,系統(tǒng)能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)水質(zhì)變化趨勢(shì),自動(dòng)調(diào)整過(guò)濾周期或換水頻率,將人工干預(yù)頻率降低80%以上。在行為分析領(lǐng)域,3D攝像頭與深度學(xué)習(xí)模型的結(jié)合使得系統(tǒng)可識(shí)別斑馬魚(yú)的游動(dòng)軌跡、社交行為(如群體聚集度)甚至微表情(如鰓蓋開(kāi)合頻率),為研究社會(huì)行為、焦慮模型或疼痛感知提供量化指標(biāo)。此外,3D打印技術(shù)的應(yīng)用使得定制化魚(yú)缸、流道等部件成為可能,研究人員可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求快速設(shè)計(jì)并打印出符合流體力學(xué)原理的養(yǎng)殖環(huán)境,進(jìn)一步拓展研究邊界。斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)具有高通量篩選的特點(diǎn),加速了藥物研發(fā)進(jìn)程。國(guó)際斑馬魚(yú)中心
斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)在中藥抗ancer研究中發(fā)揮重要作用,幫助篩選新的醫(yī)療靶點(diǎn)和潛在醫(yī)療藥物。斑馬魚(yú)測(cè)試皮膚
斑馬魚(yú)在環(huán)境毒理學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用,是監(jiān)測(cè)和評(píng)估環(huán)境污染物毒性的理想生物模型。由于斑馬魚(yú)生活在水環(huán)境中,對(duì)水中的污染物極為敏感,能夠快速響應(yīng)各種環(huán)境化學(xué)物質(zhì)的刺激。當(dāng)水體中存在重金屬、農(nóng)藥、工業(yè)廢水等污染物時(shí),斑馬魚(yú)會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)發(fā)育受阻、行為異常、生理生化指標(biāo)改變等一系列反應(yīng)。例如,暴露于高濃度重金屬鎘的斑馬魚(yú),其胚胎發(fā)育會(huì)出現(xiàn)畸形,幼魚(yú)的生長(zhǎng)速度明顯減緩,同時(shí)肝臟和腎臟等organ會(huì)受到損傷,功能出現(xiàn)異常。研究人員通過(guò)檢測(cè)斑馬魚(yú)體內(nèi)抗氧化酶活性、基因表達(dá)水平等指標(biāo),能夠深入了解污染物對(duì)生物體的毒性作用機(jī)制。此外,斑馬魚(yú)實(shí)驗(yàn)還可用于評(píng)估環(huán)境修復(fù)技術(shù)的效果,為制定合理的環(huán)境保護(hù)政策和污染治理措施提供科學(xué)依據(jù),對(duì)維護(hù)生態(tài)環(huán)境安全和人類(lèi)健康具有重要意義。斑馬魚(yú)測(cè)試皮膚