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斑馬魚基因工程的研究進(jìn)展_吳玉萍46

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　遺 傳 學(xué) 報(bào) 　 Acta Genetica S inica , October 2004 , 31 ( 10):1167 ～ 1174

I SSN 0379 -4172

The Research Progress of Zebrafish Gene Engineering

W U Yu-Ping , XIONG Qian , ZHANG GuangXian , XU An-Long

( The Open Laborator y o f Mari ne Fu nctional Genomi cs of S tate High-Tech Development , Col lege of Lif e Sciences , S un Yatsen Uni ver si ty , Guangzhou 510275 , China)

Abst ract :The research progress of zebrafish gene engineering is reviewed , in including the recent explosion status of transgenic zebrafish l ines , transgeneic zebrafish in targeted screens , the development of transgenic technology in ze brafish as well as the current hotspots and future perspective of zebrafish gene engineering. By now the zebrafish gene engineering , nuclear transplantation and chromosome set mani pulation technologies have been established in China. With firm foundation of zebrafish cytogenetics and embryology , we will obtain gene engineering zebrafish with gene targeting integration and promote the advancement and development of biotechnology in applied research field in near fu ture. Key words :zebrafish;gene engineering

斑馬魚基因工程的研究進(jìn)展

吳玉萍 , 熊 　 茜 , 張廣獻(xiàn) , 徐安龍

( 中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 , 國家 “ 863” 計(jì)劃海洋生物功能基因組開放實(shí)驗(yàn)室 , 廣州 　510275)

摘 　要 :對國內(nèi)外斑馬魚基因工程研究進(jìn)展 , 包括最近獲 得的大批轉(zhuǎn)基因斑馬魚品系 、靶向篩 選的轉(zhuǎn)基 因斑馬魚 、 斑馬 魚轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展和斑馬魚基因工程的熱點(diǎn)問 題與應(yīng) 用前景進(jìn) 行了綜 述 。 指出 我國已建 立日趨 成熟的 斑 馬魚 轉(zhuǎn)基因技術(shù) 、細(xì)胞核移植技術(shù)和染色體組操作技術(shù) , 具有斑馬魚細(xì)胞遺傳學(xué)和 胚胎學(xué)基礎(chǔ) , 我國 有望在不久 的 將來獲得定向整合的基因工程斑馬魚 , 并推動生 物技術(shù)應(yīng)用研究領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展 。 關(guān)鍵詞 :斑馬魚 ;基因工程 中圖分類號 :Q341 　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A 　　　文章編號 :0379-4172( 2004) 10 -1167 -08

　　 20 世紀(jì) 90 年代開始啟動的“ 人類基因組計(jì)劃” ( HGP) 重點(diǎn)內(nèi)容之一是對模式生 物的研究 。 具備 脊椎動物分子發(fā)育生物學(xué)和人類基因組計(jì)劃模式種 條件的斑馬魚 , 由于其易于進(jìn)行細(xì)胞譜系分析并兼 具酵母 、 線蟲 、 果蠅和小鼠式遺傳的特征而日益受到 學(xué)者的關(guān)注 。 1981 年 , Streisinger[ 1] 在《Nature》 上發(fā)

表了關(guān)于斑馬魚克隆系的研究 , 隨后它的基因連鎖 圖的構(gòu)建成為突變基因克隆的開端[ 2] 。

1　 斑馬魚基因工程研究概況

斑馬魚的轉(zhuǎn)基因研究始于 1988 年[ 3 , 4] , 此后進(jìn)

收稿日期 : 2003 -10 -17 ; 修回日期 : 2004 -02 -13 基金項(xiàng)目 : 國家“ 863” 計(jì)劃項(xiàng)目( 編號 : 2002A A629010) 、國家自然科學(xué) 基金( 編號 : 30371113) 、廣 東省科技計(jì)劃項(xiàng) 目( 編號 : 2003C20303) 和珠 海 市科技計(jì)劃項(xiàng)目( 編號 : PC200310043) 資助[ Support ed by the National “ 863” Project( No . 2002AA 629010) , Chinese N ational N atu ral Science Foundat ion ( N o. 30371113) , t he Science and Technology Project of Guangdong Province( No . 2003C20303)and t he Science and Technology Project of Zhuhai Cit y( No . PC200310043) ] 作者簡介 : 吳玉萍( 1963 ) , 女 , 博士 , 副教授 , 研究方向 : 魚類遺傳學(xué) 。 E -mail : exw yp @zsu . edu . cn

1168

遺傳學(xué)報(bào) 　Acta G enetica Sinica 　V ol . 31 　No . 10 　2004

展迅速 。 目前 , 國內(nèi)外已獲得大批轉(zhuǎn)基因斑馬魚品 系( 表 1) 。 例如 : 1992 年 , Lin 等

[ 5]

用 , 作為動物模型探討發(fā)育 、 生長 、 繁殖等機(jī)理 , 以及 闡明控制脊椎動物的發(fā)育機(jī)制等方面均具有重要意 義 。 目前 , 斑馬魚卵母細(xì)胞體外成熟 、 配子發(fā)生和受 精的調(diào)控機(jī)制 、 胚胎干細(xì)胞的分離 、 基因克隆及基因 敲除等研究都已成為研究熱點(diǎn) 。

把有色斑馬魚囊

胚細(xì)胞注入白化種囊胚 , 得到有色素細(xì)胞的嵌合體 , 嵌合體與白化魚交配得到有色后代 ; 移植轉(zhuǎn) lacZ 基 因囊胚細(xì)胞也得到嵌合體 , 轉(zhuǎn)基因性狀可以傳遞給 后代 。 斑馬魚轉(zhuǎn)基因技術(shù)對分析體內(nèi)細(xì)胞間相互作

表 1 　轉(zhuǎn)基因斑馬魚品系 Table 1 　Transgenic zebrafish lines

表達(dá)分類 Expression category 1 無限制 U nrestrict ed pU SV CA T RS V/ lacZ CM V/ l ucif erase dHSP/ C AT-NP TBGAL dHSP/ HPT Xenopus ef 1a/ lacZ P P P P P pSV/ hygro 轉(zhuǎn)植基因 Transgene 載體 Vector P 表達(dá)模式 Expression pat tern 無表達(dá) N ot expressed 一批陽性 Bat ch assay positi ve 無表達(dá) N ot expressed 無表達(dá) N ot expressed 無表達(dá) N ot expressed 5 個 種系 自 普遍 存在 至 斑駁 的表達(dá) Five lines range f rom ubiquit ous to patch M oM LV/ lacZ RSV/ neo Xenopus ef 1a/ GFP R P 無表達(dá) N ot expressed 2/ 4 可檢測表達(dá) , 普遍存在 2/ 4 wit h det ectable expression , ubiquitous Carp β actin/ CA T P 不均一表達(dá) , 限制于 軸向和軸 旁的中胚層 N onuni form expression li mi ted to axial and paraxial mesoderm Xenopus ef 1a/ lacZ Zebrafi sh β actin/ GFP Xenopus ef 1a/ GFP Carp β actin/ CA T Carp β actin/ CA T Xenopus ef 1a/ GFPnt d M edaka β act in/ GFP Zebrafi sh ef 1a/ H2B GFP R P T P P +I P P +ITR P 無表達(dá) N ot expressed 普遍存在 Ubiquitous 普遍存在 Ubiquitous 普遍存在 Ubiquitous 普遍存在 Ubiquitous 普遍存在 Ubiquitous 普遍存在 Ubiquitous 普遍存在( 定位細(xì)胞核) Ubiquitous (nuclear localizat ion) 2 神經(jīng)系統(tǒng) N ervous system Zebrafi sh islet 1/ GFP Zebrafi sh HuC/ GFP P P M ouse HS P/ lacZ P 7/ 8 非表達(dá)系 , 1 個種系表達(dá) 7/ 8 nonexpressi ng lines ; 1 line expressi ng 頭蓋運(yùn)動神經(jīng)元 C ranial mot or neurons 神經(jīng)系統(tǒng) N ervous system 3 2＊ 6 [ 20] 8 8 2 4 12 19 100 ＊ [ 14] [ 15] [ 16] [ 16] [ 17] [ 18] [ 19] 83 [ 13] 7 [ 12] 16 7 [ 10] [ 11] 6 [ 9] 31 [ 8] 16 3 [ 6] [ 7] 7 [ 4] 轉(zhuǎn)基因發(fā)生率( % ) Rate of transgenesis 5＊ 參考文獻(xiàn) Ref erence [ 3]

[ 21] [ 22]

WU Yu-Ping et al . : T he Research Prog ress of Zebrafish Gene Engineering

1169 續(xù)表 1

表達(dá)分類 Expression category

轉(zhuǎn)植基因 Transgene G oldf ish a 1tubulin/ GFP Zebrafi sh rod opsin/ GFP Rat G AP 43/ GFP Zebrafi sh HuC/ GFP Zebrafi sh pax 2 . 1/ lacZ

載體 Vector P P P P P

表達(dá)模式 Expression pat tern 神經(jīng)系統(tǒng) N ervous system 視網(wǎng)膜桿狀體光感受器 Rod photorecept ors 神經(jīng)系統(tǒng) N ervous system 神經(jīng)系統(tǒng) N ervous system M HB , 后腦 , 脊髓等 M HB , hindbrain , spi nal cord et al .

轉(zhuǎn)基因發(fā)生率( % ) Rate of transgenesis 2～ 5 4＊ 3 100 9

參考文獻(xiàn) Ref erence [ 23] [ 24] [ 25] [ 19] [ 26]

Zebrafi sh AA N AT-2/ GFP 3 淋巴細(xì)胞 Lymphoid cell Zebrafi sh rag 1/ GFP

P PA C

松果腺光感受器 Pineal photoreceptor 容量最 大載 體 , 在胸 腺 腎 、嗅 覺神經(jīng)元中表達(dá) Largest const ruct expressed in thymus, kidney and olf actory neurons

3 n. a.

[ 27] [ 28]

4 上皮細(xì)胞 Epit helia 5 胰腺 Pancreas 6 肌肉 M uscle

Zebrafi sh krt 8/ GFP Zebrafi sh insulin/ GFP Zebrafi sh a-actin/ GFP Zebrafi sh a-actin/ GFP

P P P +ITR P P+ /-N LS

上皮細(xì)胞 Epit helia 胰腺 Pancreas 肌肉 M uscle 肌肉 M uscle 中間細(xì)胞和循環(huán)血液 In termediate cell mass and ci r culating blood

16 n. a. 6 28 1

[ 29] [ 30] [ 18] [ 14] [ 31]

7 血液 Blood 8 生殖細(xì)胞 G erm cells 9 脈管系統(tǒng) Vasculat ure

Zebrafi sh gat a1/ GFP

Zebrafi sh vasa/ GFP Zebrafi sh f li 1/ GFP

P P

生殖細(xì)胞 G erm cells 脈管系統(tǒng) 、主動脈 弓 、頜 、鰭間 葉細(xì)胞 D eveloping vasculature , aortic arches , jaw , fi n mesenchyme

2 15

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