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摘要：斑马鱼已被确定为医学研究中最主要的模式生物之一。多项研究证实人类和斑马鱼基因组之间保存高度相似性 ，推荐使用斑马鱼作为相识人类遗传疾�。òò┲ⅲ┑哪Ｗ�。斑马鱼皮肤与人类皮肤有一些相似之处批注该模式生物特殊适合研究肿瘤性和炎症性皮肤病。本文评估了斑马鱼皮肤的详细特征 ，并形貌了斑马鱼模子在皮肤病学研究中的主要应用。
简介：动物模子系统提供了一种手艺手段来举行人类受试者无法举行的研究 ，为明确人类心理学和病理心理学提供了名贵的钥匙。其不但可以举行更先进的药代动力学和药效学研究还可以发明治疗人类疾病的新要领。由于其与人类众所周知的心理和遗传相似性 ，小鼠和其他哺乳动物模子已被通例用于医学研究。与古板模子相比 ，其他动物模子显示出显着的优势。近年来对该领域的兴趣有所增添。鱼类似乎是迄今为止研究的动物模子中最有趣的非哺乳动物脊椎动物模子 ，维护本钱低且允许体内成像。Platyfish (Xiphophorus) 和 Medaka (Oryzias latipes) 已乐成用作玄色素瘤模子。20世纪80年月初 ，Streisinger 及其同事首次引入斑马鱼模子举行遗传研究。
斑马鱼是小型脊椎动物热带鱼被用作反向和正向遗传研究 ，其特点是维护本钱低。斑马鱼被用作正向遗传研究模子（通过视察某种表型来识别特定基因型）。使用点突变举行正向遗传筛选既耗时又艰辛。近年来越来越先进的手艺已经战胜了使用斑马鱼建设多种疾病模子的挑战 ，并通过反向遗传学（视察已知基因型爆发的表型）扩大了斑马鱼研究。凌驾 80% 的已知人类疾病基因包括癌基因和肿瘤抑制基因 ，斑马鱼都有其直系同源物。并且一些途径也是守旧的 ，纵然是与致癌有关的途径。所有这些特征和证据增进了斑马鱼作为明确人类遗传疾�。òò┲ⅲ┠Ｗ拥氖褂貌⒅赋隽似湓谔迥谏秆⌒铝品ǖ那绷Χ愿鲂曰搅剖贝任饕�。只管小鼠模子仍然是医学研究领域中最常用的模子 ，但斑马鱼具有小鼠模子所没有的一些优势和奇异特征。
斑马鱼皮肤：鱼皮包括表皮、真皮和皮下组织类似于哺乳动物的皮肤。与表皮被角质化的死细胞外层笼罩的哺乳动物和陆生脊椎动物的表皮差别 ，斑马鱼的皮肤外貌没有角质层是由被粘液笼罩的活细胞组成。别的 ，斑马鱼没有哺乳动物的皮肤隶属器 ，无法检测到毛囊和皮脂腺。哺乳动物表皮是一种组织优异的分层组织 ，包括从基底膜到皮肤外貌的基内情胞、棘细胞、颗粒细胞和角质细胞。 硬骨鱼表皮只有三层 ，表层是单细胞层 ，其中细胞富含角卵白丝 ，在殒命时一直被替换不会爆发角质层。中心层由差别的细胞类型组成 ，包括单细胞腺体（粘液细胞和棒状细胞）、感受细胞、离子细胞和未分解细胞。 基底层是一个单细胞层 ，通过半桥粒与基底膜相连 ，半桥粒将表皮与真皮细密毗连。
斑马鱼从胚胎成熟到完全发育的鱼只需要几天时间。 在受精后一天（dpf）已经可以检测到代表表皮和真皮层。成年斑马鱼笼罩表皮的鳞片在30 dpf左右形成 ，已经确定音猬因子途径在其发育中起作用。胶原基质的形成依赖于成纤维细胞 ，而色素的爆发来自黑素细胞 ，属于神经嵴衍生的色素细胞系统。一些表皮标记基因 ，包括角卵白 1 和 5、230 kDa 大疱性类天疱疮抗原、plectin 和一些皮肤基底膜区（BMZ）基因 ，包括 IV、VII 和 XVII 型胶原卵白 ，在斑马鱼皮肤的早期发育阶段表达。大大都表达的I、V 和 VI人类胶原卵白类型可在6 dpf斑马鱼皮肤中检测到。与皮肤发育有关的斑马鱼基因库与人类皮肤有很强的相似性。斑马鱼的神经嵴爆发三种差别的色素细胞：黑素细胞、黄素细胞和虹彩细胞。黑素细胞合成玄色素 ，类似于脊椎动物的黑素细胞 ，黄素细胞含有蝶啶色素引起黄色外观 ，虹彩细胞形成有反射光的虹彩外观。受精后约24小时 ，来自神经嵴的黑素祖细胞首先在色素细胞中形成黑素小体。
图1、斑马鱼和人类皮肤的较量。
与哺乳动物玄色素细胞一样 ，酪氨酸卵白激酶 KIT 在胚胎前两天增进玄色素细胞的初始迁徙方面施展着主要作用。在斑马鱼幼虫发育后期 ，一组新的黑素细胞有助于形成斑马鱼条纹特征。
斑马鱼皮肤炎症：皮肤关于�；び憷嗝馐芮樾斡ひ蛩刂凉刂饕�。 由于鱼是变温动物 ，纵然外部参数的细小转变也可能导致损伤和炎症。一系列上皮细胞、常驻非免疫细胞、血管内皮细胞和粘膜上皮细胞有助于启动和协调炎症反应。有趣的是 ，与人类差别 ，鱼没有大宗的淋巴积累。现在尚不清晰鱼皮肤的淋巴细胞保存于那里。 最可能的理论是鱼类白细胞通过粘液渗透物迁徙到皮肤以响应损伤刺激。炎症通路在哺乳动物和鱼类中均受 NF-κB 家族转录因子的调理 ，经典的促炎细胞因子如 IL-1β、TNF-α 和 IL-6 在大大都硬骨鱼中占主导职位 ，因此这两种动物的主要炎症机制相似。中性粒细胞在启动哺乳动物和斑马鱼的炎症反应以及炎症的爆发中起着主要作用 ，尤其是通过 TNF-α 和 IL-1β。一旦被激活 ，单核细胞分解为典范的促炎巨噬细胞 ，作为抗原呈递细胞施展作用 ，并爆发涯性氧（ROS）、TNF-α和IL-1β。中性粒细胞活化决议了其颗粒的胞吐作用。 中性粒细胞也招募抗原呈递细胞 ，例如树突细胞、巨噬细胞和内皮细胞。虽然哺乳动物的白细胞起源于骨髓并在淋投合中成熟 ，但斑马鱼缺乏这种结构。头肾中有骨髓对应物 ，作为主要的造血和淋巴器官。事实上 ，鱼类和哺乳动物共享胸腺、脾脏和粘膜相关淋巴组织（MALT）。使用荧光研究了斑马鱼皮肤中免疫细胞的迁徙和增殖 ，诱导了与炎症相关的皮肤基因的荧光早期表达。
斑马鱼肿瘤模子：肿瘤学领域的最大障碍之一是解决个体间差别或肿瘤内情形中的癌症异质性。癌症研究的立异很洪流平上得益于在活体动物中进一步探索这些历程。通过大规模药物（小分子）筛选 ，患者泉源的癌细胞异种移植 (PDX) 可以资助战胜肿瘤细胞增添的突变而导致的治疗耐药性。这一历程在小鼠模子中不像鱼类等非哺乳动物模子那样容易实现由于小鼠PDX需要受体免疫抑制。与人类相比 ，斑马鱼的癌症信号通路高度守旧。斑马鱼是一种多功效模子 ，由于可以在特定基因中操作突变 ，从而爆发稳固的转基因 ，或爆发特定基因的瞬时过表达或下调。 斑马鱼也可以举行正向和反向遗传筛选。斑马鱼已被用于正向遗传筛选 ，以测试诱变剂对肿瘤发育的影响。导致 tp53 突变的乙基亚硝基脲筛选是癌症发病机制研究中最多的基因之一 ，是斑马鱼在肿瘤学领域的首批实验之一。随后引入了进一步的手艺 ，这有助于斑马鱼的癌症研究取得希望。目的是创立功效损失表型或将通常在人类癌症中爆发突变的转基因引入鱼类模子。许多突变的肿瘤抑制基因 ，如Tp53 ，以及癌基因 ，如mMyc和KRas ，可以在斑马鱼中爆发与在人类身上视察到的相同的平行肿瘤。展现了人和鱼之间肿瘤爆发驱动因素和途径的进化守旧性。斑马鱼最常用的基因使用手艺是MOs、ZFN、TALENs和CRISPR。最近引入了新的有前途的手艺用于斑马鱼 ，例如 TEAZ（成年斑马鱼的转基因电穿孔）和肿瘤细胞移植 ，特殊是 PDX 的形式。
斑马鱼玄色素瘤模子：自首次形貌 BRAF V600E 模子以来 ，玄色素瘤无疑是斑马鱼中研究最多的癌症和剖析最多的皮肤癌之一。 在约莫 43-50% 的玄色素瘤中发明V600E 突变 ，一种要害的玄色素瘤驱动因子也经常在不会希望为癌症的良性痣和痣中发明。肿瘤抑制基因p53（p53?/?）的功效损失是痣希望为癌症所必需的。携带 BRAF V600E 和 p53-/- 突变的斑马鱼玄色素瘤形成时间长且有数 ，这意味着尚有其他分子改变和途径在玄色素瘤形成中起作用�；诎呗碛阈亓鲋斜泶锪送ǔ＝鱿抻诜⒂邪呗碛闩咛ブ械纳窬兆嫦赴腸restin ，举行了在crestin控制下表达GFP（绿色荧光卵白）的转基因斑马鱼的研究。GFP 阳性细胞批注 ，只有重新激活 crestin 的单个玄色素细胞才华引发玄色素瘤。与crestin表达一致的是SOX10转录因子的表达 ，SOX10是一种守旧的早期神经嵴标记 ，有助于黑素细胞重新编程到胚胎状态。神经嵴基因如 crestin（在斑马鱼玄色素瘤中）和 SOX10（在斑马鱼以及人类玄色素瘤细胞系中）的重新激活可能是组卵白表观遗传修饰的效果。N-RAS 突变也在斑马鱼中举行了研究 ，其表达导致斑马鱼全身色素冷静太过。当 p53 突变被添加到突变的 N-RAS 中时 ，鱼会爆发侵袭性玄色素瘤 ，这些玄色素瘤在组织学和遗传上与人类玄色素瘤相关。虽然玄色素瘤的爆发率低于前面提到的 BRAF 和 N-RAS 突变 ，但 H-RAS 突变的斑马鱼模子也显示出玄色素瘤的生长。
斑马鱼鳞状细胞癌模子：只管与玄色素瘤相比 ，鱼类中的非玄色素瘤皮肤癌不太常见 ，但斑马鱼也已被充适用作研究此类癌症潜在发病机制的模子。接纳鳞状细胞癌异种斑马鱼移植模子已经确定了加入鳞状细胞瘤（SCC）发病机制的要害分子以及可能用作SCC治疗靶点的化合物。作为治疗靶点举行研究的要害分子是酪氨酸激酶受体 Axl ，它在 SCC 中高度表达。其他主要的靶点是 COL7A1 基因 ，它认真在大疱性表皮松解症中生长侵袭性 SCC以及重组VII型胶原（hrCol7） ，它能够逆转斑马鱼模子中的SCC血管天生。另一项有趣的体内异种移植模子研究剖析了酪氨酸激酶盘状结构域受体 2 (DDR2) 在头颈部鳞状细胞癌 (HNSCC) 细胞增殖、粘附、分解和侵袭中的作用。另一种治疗HNSCC的潜在化合物是海洋微生物提取物luminacin。斑马鱼胚胎的研究批注luminacin治疗肿瘤细胞刺激SCC细胞系的自噬从而抑制肿瘤生长和希望。斑马鱼模子也批注KB细胞中FLOTILIN-1的太过表达增进了KB细胞的运动和细胞生长。这些研究证实斑马鱼模子不但可用于评估SCC爆发和生长的分子途径 ，还可用于药物毒性和筛选试验。
斑马鱼的其他皮肤病学应用：斑马鱼不但可用于研究源自玄色素细胞的癌症 ，还可以研究其他玄色素天生障碍 ，由于斑马鱼和哺乳动物之间的玄色素天生途径是守旧的。通过研究斑马鱼白化病模子可以剖析基因的功效 ，这些基因在这种疾病的发病机制中的作用可能尚未被以为与人类白化病有关。准确的基因诊断可能对治疗差别但临床上往往无法区分的白化病至关主要�；蚬πУ目焖� CRISPR 筛选使斑马鱼成为发明白化病基因的绝佳模子。只管违反直觉 ，斑马鱼白化模子也有助于剖析黑素瘤中癌性黑素细胞的化疗耐药机制。使用MOs研究遗传性色素障碍以确定先前在受影响个体中判断的特定基因的功效。卵白质O-岩藻糖基转移酶1（pofut1）和早老素增强子-2（psenen）敲除斑马鱼均显示色素冷静的异常漫衍 ，从而证实上述基因加入Dowling-Degos综合征的某些临床体现。别的 ，还建设了oca2突变斑马鱼和c10orf11敲除斑马鱼以在体内探索眼皮肤白化病相关基因功效 ，确认涉及整个鱼类、小鼠和人类的守旧基因功效。
图2、斑马鱼在皮肤生物学中的应用
结论：炎症性和肿瘤性皮肤病非经常见 ，并且在全球规模内呈上升趋势。斑马鱼可以作为合适的动物模子以扩大我们对皮肤疾病的分子和细胞机制的明确并在皮肤病学中开发新的治疗战略。由于其低维护本钱、高度守旧的基因组和易于遗传操作 ，斑马鱼是皮肤科实验室临床前研究的优异模子 ，填补了体外细胞作育和体内哺乳动物模子之间的空缺。
原文出自：The Zebrafish model in dermatology: an update for clinicians | SpringerLink
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