斑馬魚在藥物毒性與安全性評價系統中有優勢嗎?-飛凡檢測的張同學帶大家了解下,根據飛凡張同學收集的資料,目前國際上公認的藥物毒性與安全性評估實驗方法分為體外與體內實驗2 種。
體外實驗具有快速、高效和經濟等優點,但體外實驗通常不涉及藥物在體內的吸收、分布、代謝與排泄,因此篩選結果與整體動物試驗結果可比性差。
體內實驗能提供可比性較高的篩選評估結果,但實驗周期較長、成本高,不適用于高通量篩選等因素又限制了該方法在藥物毒性篩選領域的應用。
斑馬魚模型用于新藥篩選始于20 世紀90 年代,由于其快速、經濟、預測性好、可比度高的特點,目前斑馬魚模式動物已被越來越多的藥物研發機構應用于藥物毒性與安全性評價中。
斑馬魚評價系統應用于藥物篩選具有先天的優勢:
①斑馬魚實驗為整體動物研究,能反映化合物吸收、分布、代謝與排泄的過程。而且,斑馬魚與人類基因組的相似度高達87% ,有與人類近似的毒性特征和信號傳導通路,斑馬魚的各種器官和組織在解剖學、生理學和分子水平上已經被證實類似于哺乳動物,是一種可比性較強的模式動物。
②實驗周期短,大部分實驗能夠在1 ~ 7 d 內完成,而大鼠等哺乳動物實驗通常需要1 個月以上的時間。
③斑馬魚在受精后7 d 內全身透明( 圖1) ,可結合活體染料、熒光示蹤、抗體、核酸探針等方法同時觀察化合物對多個器官的毒性反應。
許多藥物,特別是中藥、天然藥物須經體內代謝后才表現生物活性,斑馬魚作為一種可同時、快速評價多種器官毒性的體內研究模型,在評價這類藥物毒性與安全性方面有其獨到的優勢。
④斑馬魚體型小,不僅飼養成本低,而且藥物用量少。斑馬魚實驗的用藥量通常僅為嚙齒類動物實驗的1 /1000 至1 /100。
⑤斑馬魚幼魚體長只有1 ~ 4 mm,在96 孔板單孔內可以放置5 ~ 7條,可以僅利用卵黃囊中營養存活7d,是目前惟一適合于微孔板高通量、高內涵、全自動化分析的脊椎動物模型。
⑥可以結合多種給藥方式: 一般來說,溶解在水環境中的小分子物質可以通過斑馬魚皮膚和鰓直接吸收。斑馬魚在受精后72 h ( hpf) 可以吞咽,此階段之后也可以通過口服給藥; 而難溶于水的藥物以及大分子類藥物可以通過注射到卵黃囊、靜脈竇或者循環系統的方式給藥。成年斑馬魚可以通過口腔插管方式給藥。
⑦斑馬魚易于大量繁殖,單次產卵量高,一對斑馬魚每次可以產生100 ~ 300 個受精卵,可提供大量單組實驗樣本,實驗統計分析結果可信度高。
綜上所述,斑馬魚模型系統既具有細胞等體外實驗用藥量少、實驗費用低、周期短、高通量等特點,又具備整體動物實驗可觀察多個器官、可評價藥效學及藥動學、可評價代謝物活性等優勢。
斑馬魚模型系統現已經成功用于藥物的發育毒性與致畸性、心血管毒性、肝毒性、行為毒性和腎毒性等一系列評價實驗。