构建转基因斑马鱼方法

时间:2024年12月12日 来源:

斑马鱼的胚胎发育过程极具研究价值。其胚胎在体外发育,并且在早期阶段是透明的,这一特性使得研究人员能够借助显微镜直接观察到胚胎内部细胞的分裂、分化以及各种organ的形成过程,犹如在一个天然的 “透明实验室” 中见证生命的孕育与成长。在受精后的 24 小时内,斑马鱼胚胎就已经开始分化出多个胚层,随后,心脏、神经管、眼睛等重要organ逐渐形成,整个胚胎发育过程在较短时间内完成,通常在 3 - 5 天内幼鱼即可孵化。这种快速而有序的发育模式为研究发育生物学的基本原理和机制提供了较好的机会。斑马鱼的尾鳍形状对其游泳速度和方向控制有影响。构建转基因斑马鱼方法

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斑马鱼 cdx 实验在疾病模型构建方面具有潜在的巨大价值,有望成为相关疾病研究的重要基石。研究发现,cdx 基因的异常表达与某些人类疾病,如肠道发育异常疾病存在关联。在斑马鱼中进行 cdx 实验,可以模拟这些疾病的发病机制。通过在斑马鱼胚胎中诱导 cdx 基因的异常表达或功能缺失,观察到类似于人类疾病的表型特征,如肠道畸形、消化功能障碍等。这不仅有助于深入了解疾病的病理生理学过程,还能够利用斑马鱼模型进行药物筛选和医疗策略的探索。由于斑马鱼具有繁殖快、成本低等优势,可以快速地对大量化合物进行测试,寻找能够纠正 cdx 基因异常导致疾病表型的潜在药物分子,为后续的临床研究提供有价值的线索。斑马鱼基因表达机构斑马鱼的寿命较短,一般为 2 - 3 年,利于世代研究。

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运用 CRISPR-Cas9 系统时,设计特异性引导 RNA(gRNA)精细靶向 Cdx 基因特定序列,Cas9 蛋白随即切割 DNA 双链,制造双链断裂。细胞自主修复过程中,通过插入、缺失或替换碱基,实现 Cdx 基因定点突变。这一操作能模拟人类先天性疾病相关基因突变场景,如敲除斑马鱼 Cdx 基因关键位点,幼鱼精细呈现脊柱发育不全、肠道畸形等表型,与人类患者病症高度相似,为探究疾病发病分子机制提供活的模型。TALEN 技术则利用人工设计的转录jihuo样效应因子核酸酶,同样精细定位 Cdx 基因,诱导突变。相较于 CRISPR-Cas9,它在某些复杂基因位点编辑上更具优势,脱靶率更低,保障实验精细性。这些基因编辑技术不仅用于构建疾病模型,还助力解析 Cdx 基因功能网络,通过逐一敲除上下游调控基因,勾勒完整调控图谱,明晰胚胎发育指挥链。

利用反义maka啉环寡核苷酸(Morpholino)特异性阻断mRNA的翻译或正确剪切,从而降低基因的表达水平,用于胚胎早期发育中基因功能研究;利用CRISPR/Cas9技术特异性地瞬时破坏基因的编码序列,从而降低基因蛋白产物的表达水平来研究基因的功能,用于各个阶段的基因功能研究。破坏该基因正常表达,主要用于在动物模型中研究基因的功能等。定点插入外源核酸片段,用于标记基因的精细表达模式、破坏该基因正常表达、构建点突变、实现时间空间上控制基因表达等。高温环境可能导致斑马鱼的胚胎发育畸形率增加。

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环特生物提供基于斑马鱼模型的基因编辑服务,利用CRISPR/Cas9技术快速在斑马鱼模型中验证人类遗传病、筛选致病基因、研究基因功能及作用通路等,主要研究领域为婴幼儿发育畸形、罕见病、神经系统疾病、心脑的血管疾病、血液病、生殖缺陷等。相较于哺乳动物基因编辑的试验周期长(一般1年以上)、表型不直观(一般需染色)、研究成功率低等缺点,斑马鱼基因编辑模型主要优势有:1.实验周期快,快可在2周内进行疾病相关的表型观察(F0代高效瞬时敲降),3个月内完成稳定品系构建(杂合子F1代3个月,纯合子F2代6个月,子代数量多);2. 直观、多维度地活的动态观察(可对特定organ组织细胞进行荧光标记,利用透明斑马鱼活的观察和成像,哺乳动物上很难实现);3. 研究成功率高(与哺乳动物相比较,斑马鱼基因编辑效率高,样本数量多,可同时测试多个相关基因,比较大化保证研究的成功率)。低温环境会使斑马鱼的活动能力下降,代谢减缓。crispr-cas9基因敲除斑马鱼

光照周期会影响斑马鱼的生物钟,进而改变其行为。构建转基因斑马鱼方法

看似专注于躯体架构规划的斑马鱼cdx基因,实则与神经发育也有着千丝万缕联系。在胚胎脑部及脊髓雏形初现阶段,cdx基因悄然施展影响力。它间接调控神经干细胞的增殖与分化节拍,确保生成足量神经元,满足斑马鱼早期感知外界、驱动身体所需。举例而言,科研人员利用基因编辑技术适度降低cdx表达量后,斑马鱼幼鱼出现游泳姿态异常,频繁打转、失衡侧翻。深入探究得知,脊髓中运动神经元发育受损,轴突延伸受阻,无法精细连接肌肉纤维,致使肌肉接收指令紊乱。cdx基因还参与构建神经回路,协同其他神经发育关键基因,塑造从感觉输入到运动输出的信息传递路径,助力斑马鱼神经系统精细“布线”,在水中灵动游弋、机敏避险。构建转基因斑马鱼方法

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