藍色的世界、嗡嗡作響的機器、不時(shí)出現的人影……湖藍色的塑料魚(yú)缸里,七八條小魚(yú)在水中自由游弋,不時(shí)停下來(lái)盯著(zhù)外面的世界??匆?jiàn)人影走近,有的小魚(yú)開(kāi)始在魚(yú)缸里打轉,有的則依舊悠然地游來(lái)游去。
這些體長(cháng)不過(guò)5厘米、帶有墨藍色斑紋的斑馬魚(yú)并不知道,它們從一出生就已同那些野外的同類(lèi)們分道揚鑣,成為人類(lèi)醫藥篩選領(lǐng)域的“先鋒”。中國山東省科學(xué)院生物研究所的科學(xué)家們,已在這些小魚(yú)身上投入了整整10年的心血。
“這間斑馬魚(yú)養殖繁育室里,像這樣的魚(yú)缸有兩百多個(gè)。嗡嗡作響的機器保證魚(yú)缸里是最純凈的水。這些斑馬魚(yú),在胚胎發(fā)育時(shí),就已被植入了熒光蛋白。”韓利文博士是山東省科學(xué)院生物研究所的副研究員。他進(jìn)一步解釋到,被標記的斑馬魚(yú)注入實(shí)驗藥物后,科研人員就能觀(guān)察到相關(guān)部位的變化實(shí)況。
在醫藥研發(fā)過(guò)程中,小白鼠是最常見(jiàn)、最成熟的實(shí)驗生物,為什么還要研究這不起眼的斑馬魚(yú)呢?山東省科學(xué)院生物研究所副所長(cháng)、研發(fā)團隊負責人劉可春說(shuō),更短的培育周期、更低的測試成本、更好的觀(guān)察條件等,都令斑馬魚(yú)成為藥物篩選的“健將”。
劉可春、韓利文等中國科學(xué)家介紹,上世紀90年代完成基因測序后,人們發(fā)現這小小斑馬魚(yú)約有87%的基因與人類(lèi)基因具有同源性,特別是心血管系統與人高度近似。這為其進(jìn)入藥物篩選領(lǐng)域奠定了基礎。同時(shí)一年四季都能產(chǎn)卵、一次產(chǎn)卵數百枚、胚胎早期發(fā)育透明可見(jiàn)等特點(diǎn),也成為斑馬魚(yú)的加分項。
“斑馬魚(yú)的胚胎只有三四個(gè)毫米大,單體所需實(shí)驗藥量又極小,這就允許我們一次性做大批量實(shí)驗并同時(shí)觀(guān)察結果。”韓利文說(shuō),在斑馬魚(yú)身上,完成建立藥物評價(jià)模型、給藥、收集測試結果等流程,需要約7天。換作其他動(dòng)物,至少需要幾個(gè)月的時(shí)間。
在團隊的實(shí)驗室,韓利文展示了部分斑馬魚(yú)測試結果。有的是斑馬魚(yú)的心電圖,有的是斑馬魚(yú)的運動(dòng)軌跡,還有的是斑馬魚(yú)的血液循環(huán)。肉眼甚至能看到被標記熒光蛋白的血小板,在斑馬魚(yú)血管中奔流。“這些實(shí)驗設備及成果,與國外同行基本處于同一水平。但我們有自己的獨特優(yōu)勢。”韓利文說(shuō)。
這個(gè)優(yōu)勢,就是中華文明的中藥資源。被認為是“資源寶庫”的中藥,已為國際抗瘧疾事業(yè)做出卓越貢獻。但在走出國門(mén)、為世界接受的道路上,中藥卻受制于藥材與成分的差異,難以與西藥體系對接。
“中藥古方里都是藥材,但起作用的是中藥制備過(guò)程中產(chǎn)生的化合物。哪些成分是有效的、不同成分間怎么搭配,都需要通過(guò)篩選來(lái)評價(jià)。”劉可春認為,利用斑馬魚(yú)這一平臺,能加快探索中藥有效成分的組合配伍,幫助傳統中藥與現代醫藥更好地融合。
2006年至今,山東省科學(xué)院生物研究所已建立起20多個(gè)斑馬魚(yú)活性評價(jià)模型,涵蓋心血管、腫瘤、骨骼、皮膚等主要臟器組織。同時(shí)形成以斑馬魚(yú)為特色、具有中國自主知識產(chǎn)權的研發(fā)技術(shù)體系,并已被應用于實(shí)際生產(chǎn)。
斑馬魚(yú)雖小,但作用卻不小。劉可春說(shuō),希望未來(lái)能建立更多疾病評價(jià)模型,讓小小斑馬魚(yú)為人類(lèi)健康作出更大的貢獻。