综述：斑马鱼作为多功能模式生物：从水族箱到治疗应用

这篇综述系统阐述了斑马鱼(Danio rerio)在生物医学研究中的独特优势，其胚胎透明性、与人类70%的基因同源性及高通量筛选特性，使其成为研究感染性疾病(如结核分枝杆菌)、心血管疾病(CVD)、代谢综合征、神经退行性疾病(AD/PD)和癌症的理想模型。文章重点探讨了CRISPR-Cas9基因编辑、Toll样受体(TLRs)信号通路、宿主-病原体相互作用等机制，并强调其在药物发现和个性化医疗中的转化价值。

　　

斑马鱼作为多功能模式生物：从水族箱到治疗应用

ABSTRACT

斑马鱼凭借其胚胎发育期的光学透明性、与人类84%疾病相关基因的保守性，已成为研究人类疾病的重要模型。这种脊椎动物不仅能实时观察感染过程，还能通过显微注射技术实现精确的局部或全身感染建模。

1 Introduction

斑马鱼的心脏再生能力与人类高度保守的基因网络使其在发育生物学研究中脱颖而出。通过CRISPR-Cas9技术敲除CYP2R1基因可建立肥胖模型，而MPTP诱导能模拟帕金森病(PD)的多巴胺神经元退化特征。

2 传染病研究模型

2.1 宿主-病原体相互作用

斑马鱼胚胎22小时(hpf)即出现原始巨噬细胞，32-48hpf出现中性粒细胞。利用绿色荧光蛋白(GFP)标记的烟曲霉(Aspergillus fumigatus)注射后脑区，可实时追踪自噬反应(图5)。

2.2 免疫应答

Toll样受体(TLRs)/MyD88/NF-κB通路在先天免疫中起核心作用。适应性免疫在3-6周(wpf)形成，B细胞表达IgD/IgM/IgZ三类免疫球蛋白(图4)。

3 心血管疾病研究

3.2 斑马鱼的优势

双等位基因敲除kdrl基因可导致血管发育缺陷(图6)。虽然二腔心脏与人类存在差异，但其脂代谢与人类高度相似，高胆固醇饮食(HCD)4周即诱发动脉粥样硬化。

4 代谢疾病模型

高脂饮食(HFD)喂养的斑马鱼会出现肝脏脂肪变性，通过油红O染色可量化脂滴积累。瘦素(leptin)信号通路在葡萄糖稳态调控中发挥关键作用，但与哺乳动物不同，其受体缺陷不会导致肥胖。

5 神经退行性疾病

5.1 帕金森病模型

6-羟基多巴胺(6-OHDA)处理可减少酪氨酸羟化酶(TH)⁺神经元(图7)，锰暴露21天则引发运动障碍和多巴胺代谢物DOPAC升高(图8A)。

5.2 阿尔茨海默病模型

氯化铝(AlCl₃)暴露28天会诱导β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积，而okadaic acid处理使多巴胺释放减少33%(图9)。

6 癌症模型

6.2.1 基因操作

Tol2转座子系统可实现AKT1在神经细胞的时空特异性表达。rag2^E450fs突变体缺乏成熟T细胞，是异种移植的理想受体。

7 伦理考量

遵循"3R原则"：实验方案优化(Refinement)、替代方法开发(Replacement)和动物用量减少(Reduction)，特别是在γ-辐射免疫抑制实验中。

8 未来展望

整合单细胞转录组和光片显微镜技术将深化对疾病机制的理解。建立斑马鱼患者来源异种移植(PDX)模型，有望推动个性化医疗发展。