斑马鱼胚胎毒性测试中形态组学与转录组学数据整合鉴定致畸分子标志物的可行性研究

为解决发育毒性新方法学(NAM)数据整合难题，研究人员通过构建zeTera形态学数据库和zetOmics转录组数据库，以三唑酮(Triadimefon)为模型化合物，鉴定出cyp26a1等5个跨时空调控的致畸生物标志物，为斑马鱼胚胎测试(ZET)的机制研究和监管应用提供分子水平证据。该研究发表于《Computational Toxicology》，推动发育毒性评估从表型向分子机制深化。

　　

在发育毒理学领域，传统动物实验面临伦理和转化效率的双重挑战。斑马鱼胚胎(ZFE)因其与人类发育过程的高度保守性、透明胚胎便于观察等优势，成为替代哺乳动物模型的研究热点。然而，现有斑马鱼胚胎毒性测试(ZET)主要依赖形态学终点，缺乏分子机制解析，制约其在监管决策中的应用。如何整合多组学数据建立预测性生物标志物体系，成为推动新方法学(NAM)发展的关键科学问题。

欧洲化学品管理局(ECHA)等机构的研究团队开展了这项开创性工作。研究通过系统构建两大数据库——收录1,921项ZET研究的zeTera形态学数据库，以及整合GEO公共转录组数据的zetOmics数据库，首次实现斑马鱼发育毒性数据的跨模态整合。以干扰视黄酸代谢的农药三唑酮(Triadimefon)为模型化合物，研究团队结合文献挖掘、补充实验和跨化合物验证，建立了连接分子事件与致畸表型的生物标志物体系。

关键技术包括：1) 基于Scopus/PubMed的文献挖掘构建zeTera关系型数据库；2) 从GEO获取的RNA-seq数据重分析(GSE114356等数据集)；3) 时间分辨转录组分析(24-120 hpf)；4) 基于结构相似性的读跨(RAX)验证。通过标准化实验设计参数如受精后给药时间(hpf)、剂量间隔等，解决了ZET数据异质性难题。

【Database development】章节显示，zeTera数据库涵盖1,300种化合物在5个关键发育阶段(24/48/72/96/120 hpf)的表型数据，其中48 hpf记录数最多(1,042项)。转录组数据库zetOmics特别关注PFAS类物质，如全氟烷基化合物(PFOS)的3项独立研究(GSE114356等)，通过差异表达分析揭示保守毒性通路。

【PFOS group】部分证实，不同实验室获得的PFAS转录组数据虽存在技术差异，但通过标准化分析流程仍可识别出如脂代谢紊乱等共有通路。这种跨数据集的可重复性验证了斑马鱼模型的稳健性。

【Database content】重点分析了三唑酮的致畸机制。该化合物通过干扰cyp26a1等视黄酸代谢基因，导致颅面畸形等表型。研究筛选出cyp26a1/dhrs3b/cyp26b1/cthrc1a/cd248b这5个基因，其表达变化从24 hpf持续至120 hpf，且呈现剂量依赖性，符合AOP(不良结局通路)框架下的关键事件特征。通过结构类似物验证，这些标志物在相同MOA(作用模式)化合物中具有普适性。

结论部分指出，这是首个将斑马鱼形态-转录组数据系统关联的研究。所建立的生物标志物体系不仅提升了对致畸机制的理解，更通过RAX(读跨)策略证明其可用于化合物分类和风险评估。尽管ZET尚未被完全纳入监管体系，该研究为证明其预测人类发育毒性的价值提供了分子证据。未来需扩大化合物覆盖范围，并建立形态-分子数据的定量关联模型。

这项工作的核心价值在于：1) 创建可扩展的数据库架构，支持持续数据积累；2) 示范如何利用公共数据资源加速NAM开发；3) 为监管机构接受ZET提供科学依据。随着更多机制明确的生物标志物被发现，斑马鱼模型有望成为连接体外筛查与哺乳动物测试的重要桥梁，推动21世纪毒理学向"减少-替代-优化"(3R)原则迈进。