Zebra balığı - Zebrafish

Başlığın diğer anlamları için bkz Zebra balığı (anlam ayrım) .

Danio yeniden
Zebrafisch.jpg
Yetişkin bir dişi zebra balığı
bilimsel sınıflandırma Düzenle
Krallık: hayvanlar
filum: Kordata
Sınıf: Aktinopterygii
Emir: Cypriniformes
Aile: Cyprinidae
Alt aile: karahindiba
cins: Danio
Türler:
D. yeniden
Binom adı
Danio yeniden
( F.Hamilton , 1822)
Eş anlamlı
  • barilius rerio
  • Brachydanio frankei
  • Brachydanio yeniden
  • Kıbrıslı chapalio
  • Kıbrıs adası
  • Danio frankei
  • Danio lineatus
  • nuria rerio
  • Perilamopus striatus

Zebra balığı ( Danio rerio ) bir olan tatlı su balığı minnow ait ailesi ( Cyprinidae ait) sipariş sazansılar . Native Güney Asya , bu bir popüler akvaryum balıkları sıklıkla ticari adı altında satılan, zebra Danio (ve dolayısıyla genellikle "denilen tropikal balık hem rağmen" tropikal ve subtropikal ). Ayrıca özel havuzlarda bulunur .

Zebra balığı, bilimsel araştırmalarda, örneğin ilaç geliştirmede , özellikle klinik öncesi gelişimde önemli ve yaygın olarak kullanılan bir omurgalı model organizmadır . Aynı zamanda rejeneratif yetenekleriyle de dikkat çekicidir ve araştırmacılar tarafından birçok transgenik suş üretmek için modifiye edilmiştir .

taksonomi

Zebra balığı, Cyprinidae ailesinin Brachydanio cinsinin türetilmiş bir üyesidir . Bu bir var kardeş grup ile ilişkisi Danio aesculapii . Yakın türlerin filogenetik ağacının gösterdiği gibi, zebra balığı Devario cinsiyle de yakından ilişkilidir . Zebra balığı genellikle "Danio rerio" olarak anılır, ancak daha yakın tarihli moleküler çalışmalar, Brachydanio cinsine Brachydanio rerio olarak ait olması gerektiğini ileri sürmüştür .

Menzil

Zebra balığı, Hindistan , Pakistan , Bangladeş , Nepal ve Butan'da bulunduğu Güney Asya'daki tatlı su habitatlarına özgüdür . Kuzey sınırı, Pakistan-Hindistan sınır bölgesindeki Sutlej nehir havzasından kuzeydoğu Hindistan'daki Arunaçal Pradeş eyaletine kadar uzanan Güney Himalayalar'dadır . Menzili Ganj ve Brahmaputra Nehri havzalarında yoğunlaşmıştır ve tür ilk olarak Hindistan'ın Kosi Nehri'nden (alt Ganj havzası) tanımlanmıştır. Daha güneydeki menzili, Batı ve Doğu Ghats bölgelerinden dağınık kayıtlarla daha yereldir . Sıklıkla Myanmar'da (Burma) meydana geldiği söylenmiştir , ancak bu tamamen 1930 öncesi kayıtlara dayanmaktadır ve muhtemelen sadece daha sonra açıklanan yakın akrabalara, özellikle Danio kyathit'e atıfta bulunmaktadır . Aynı şekilde, Sri Lanka'dan gelen eski kayıtlar oldukça şüpheli ve doğrulanmadı.

Zebra balığı edilmiştir tanıtılan için Kaliforniya , Connecticut , Florida ve New Mexico akvaryum veya kaçış ile muhtemelen kasıtlı salımı yoluyla ABD'de balık çiftlikleri . New Mexico nüfusu 2003 yılına kadar yok edilmişti ve son yayınlanan kayıtlar onlarca yıl öncesine ait olduğu için diğerlerinin hayatta kalıp kalmayacağı belli değil. Başka yerlerde türler Kolombiya ve Malezya'ya tanıtıldı .

Yetişme ortamı

Zebra balığı tipik olarak akarsularda, kanallarda, hendeklerde, öküzlü göllerde , göletlerde ve pirinç tarlalarında orta derecede akan ve oldukça sığ derinlikteki durgun temiz sularda yaşar . Genellikle, ya batmış ya da kıyılardan sarkan bir miktar bitki örtüsü vardır ve taban kumlu, çamurlu ya da siltlidir, genellikle çakıl ya da çakıl ile karıştırılır. Bangladeş ve Hindistan dağılımının büyük bölümünde zebra balığı konumlarına ilişkin araştırmalarda, suyun neredeyse nötr ila biraz bazik bir pH'ı vardı ve çoğunlukla 16.5 ila 34 °C (61,7–93,2 °F) arasında değişiyordu. Alışılmadık derecede soğuk bir bölge sadece 12.3 °C (54.1 °F) ve alışılmadık derecede sıcak bir başka bölge 38.6 °C (101,5 °F) idi, ancak zebra balığı hala sağlıklı görünüyordu. Alışılmadık derecede soğuk olan sıcaklık, deniz seviyesinden 1.576 m (5.171 ft) yükseklikte, bilinen en yüksek zebra balığı konumlarından birindeydi, ancak türler 1.795 m'ye (5.889 ft) kaydedildi.

Açıklama

Zebra balığı, vücudunun yan tarafında bulunan, zebranın çizgilerini andıran ve kuyruk yüzgecinin ucuna kadar uzanan beş düzgün, pigmentli, yatay, mavi çizginin adını almıştır . Şekli fusiform ve yanal olarak sıkıştırılmış, ağzı yukarı doğru yönlendirilmiştir. Erkek torpido şeklindedir ve mavi şeritler arasında altın şeritler bulunur; dişinin daha büyük, beyazımsı bir göbeği ve altın yerine gümüş çizgileri vardır. Yetişkin dişiler , anal yüzgeç orijininin önünde küçük bir genital papilla sergiler . Zebra balığı, 4-5 cm (1,6-2,0 inç) uzunluğa ulaşabilir, ancak genellikle vahşi doğada 1,8-3,7 cm (0,7-1,5 inç) olup, konuma bağlı olarak bazı farklılıklar gösterir. Esaret altındaki ömrü yaklaşık iki ila üç yıldır, ancak ideal koşullarda bu süre beş yıla kadar uzatılabilir. Vahşi doğada tipik olarak yıllık bir türdür.

Psikoloji

2015 yılında, zebra balıklarının epizodik hafıza kapasitesi hakkında bir çalışma yayınlandı . Bireyler nesneler, konumlar ve durumlar (ne, ne zaman, nerede) ile ilgili bağlamı hatırlama kapasitesi gösterdiler. Episodik bellek, tipik olarak bilinçli deneyimle ilişkilendirilen açık bellek sistemlerinin kapasitesidir .

üreme

Zebra balığı gelişiminin aşamaları. Yaklaşık 2,5 cm (1 inç) uzunluğundaki yetişkinler hariç, ölçeklenecek fotoğraflar.

Danio rerio için yaklaşık üretim süresi üç aydır. Yumurtlama ve yumurtlamanın gerçekleşmesi için bir erkek bulunmalıdır . Zebra balıkları asenkron yumurtlayıcılardır ve optimal koşullar altında (yiyecek mevcudiyeti ve uygun su parametreleri gibi) günlük olarak bile sık sık başarılı bir şekilde yumurtlayabilirler. Dişiler iki ila üç günlük aralıklarla yumurtlayabilir ve her bir kavramada yüzlerce yumurta bırakır . Serbest bırakıldıktan sonra embriyonik gelişim başlar; sperm yokluğunda, ilk birkaç hücre bölünmesinden sonra büyüme durur. D. rerio'yu uygun bir araştırma modeli türü yapan bir özellik, döllenmiş yumurtaların neredeyse anında şeffaf hale gelmesidir .

Zebra balığı embriyosu, döllenmeden sonraki 36 saat içinde tüm ana organların öncüllerinin ortaya çıkmasıyla hızla gelişir. Embriyo, üstünde tek bir devasa hücre bulunan bir yumurta sarısı olarak başlar (bkz. resim, 0 saat paneli), bu ikiye bölünür (0.75 saat paneli) ve binlerce küçük hücre (3.25 saat paneli) olana kadar bölünmeye devam eder. Hücreler daha sonra sarının (8 saatlik panel) kenarlarından aşağı doğru göç eder ve bir baş ve kuyruk (16 saatlik panel) oluşturmaya başlar. Kuyruk daha sonra büyür ve gövdeden ayrılır (24 saatlik panel). Yumurta sarısı zamanla küçülür çünkü balık ilk birkaç gün (72 saatlik panel) olgunlaştıkça bunu yem olarak kullanır. Birkaç ay sonra yetişkin balık üreme olgunluğuna ulaşır (alt panel).

Balıkları yumurtlamaya teşvik etmek için bazı araştırmacılar, bir nehir kıyısını simüle etmek için havuzun derinliğini azaltan kayar tabanlı bir akvaryum kullanır. Zebra balığı, sirkadiyen ritimleri nedeniyle en iyi sabahları yumurtlar . Araştırmacılar bu yöntemi kullanarak 10 dakikada 10.000 embriyo toplayabildiler. Özellikle, bir çift yetişkin balık, bir sabahta yaklaşık 5 ila 10 saatte 200-300 yumurta bırakabilir. Erkek zebra balıklarının ayrıca dişiler üzerindeki daha belirgin işaretlere, yani "iyi çizgilere" tepki verdiği bilinmektedir, ancak bir grupta erkekler, bulabildikleri dişilerle çiftleşeceklerdir. Kadınları çeken şey şu anda anlaşılmamıştır. Bitkilerin, hatta plastik bitkilerin varlığı da görünüşe göre yumurtlamayı teşvik ediyor.

Çok çeşitli plastik maddelerde yaygın olarak kullanılan diisononil ftalatın (DINP) çevresel olarak ilgili konsantrasyonlarına maruz kalma , endokannabinoid sistemini bozar ve dolayısıyla üremeyi cinsiyete özgü bir şekilde etkiler.

besleme

Zebra balıkları omnivordur , öncelikli olarak zooplankton , fitoplankton , böcekler ve böcek larvalarını yerler , ancak tercih ettikleri besin kaynakları hazır değilse solucanlar ve küçük kabuklular gibi çeşitli diğer yiyecekleri yiyebilirler .

Araştırmada, yetişkin zebra balığı genellikle tuzlu su karidesi veya paramecia ile beslenir .

akvaryumda

Zebra balığı dayanıklı balıklardır ve yeni başlayan akvaryumcular için iyi kabul edilir. Kalıcı popülariteleri, hızlı üreme, estetik, ucuz fiyat ve geniş bulunabilirliklerinin yanı sıra eğlenceli eğilimlerine bağlanabilir. Ayrıca okullarda veya altı veya daha fazla sürüde başarılıdırlar ve akvaryumdaki diğer balık türleri ile iyi etkileşime girerler. Bununla birlikte, Oodinium veya kadife hastalığına, mikrosporidiaya ( Pseudoloma neurophilia ) ve Mycobacterium türlerine karşı hassastırlar . Fırsat verildiğinde yetişkinler, iki grubu bir ağ, üreme kutusu veya ayrı bir tank ile ayırarak korunabilecek olan yavruları yerler. Esaret altında, zebra balığı yaklaşık kırk iki ay yaşar. Bazı tutsak zebra balıkları kavisli bir omurga geliştirebilir.

Zebra danio, genetiği değiştirilmiş balık yapmak için de kullanıldı ve GloFish (floresan renkli balık) olarak satılan ilk türdü .

Suşlar

2003 yılının sonlarında, yeşil , kırmızı ve sarı floresan proteinleri ifade eden transgenik zebra balığı , Amerika Birleşik Devletleri'nde ticari olarak temin edilebilir hale geldi. Floresan suşların ticari adı GloFish'tir ; diğer ekili çeşitler arasında "altın", "kumlu", "uzun yüzgeçli" ve "leopar" bulunur.

Önceden bilinen pars danio, Danio frankei , benekli bir renk Morph , bir pigment mutasyon nedeniyle ortaya çıkan zebrabalıkları. Uzun yüzgeçli alt türlerle birlikte hem zebra hem de leopar deseninin ksantistik formları, akvaryum ticareti için seçici üreme programları yoluyla elde edilmiştir.

Zebrabalıkları Çeşitli transgenik ve mutant soylar de saklandı Çin Zebra balığı Kaynak Merkezi (CZRC), bir kar amacı gütmeyen organizasyon ortaklaşa tarafından desteklendi, Bilim ve Çin Teknoloji Bakanlığı ve Çin Bilimler Akademisi .

Yabani tip suşlar

Zebra balığı Bilgi Ağı ( ZFIN ) mevcut bilinen yabani tip (WT) suşları ilgili en güncel bilgiler sağlar D. rerio aşağıda listelenmiştir bazıları.

  • AB (AB)
  • AB/C32 (AB/C32)
  • AB/TL (AB/TL)
  • AB/Tübingen (AB/TU)
  • C32 (C32)
  • Köln (KOLN)
  • Darjeeling (DAR)
  • Ekkwill (EKW)
  • HK/AB (HK/AB)
  • HK/Sing (HK/SING)
  • Hong Kong (HK)
  • Hindistan (IND)
  • Endonezya (INDO)
  • Nadia (NA)
  • RIKEN AĞ (RW)
  • Singapur (SING)
  • SJA (SJA)
  • SJD (SJD)
  • SJD/C32 (SJD/C32)
  • Tübingen (TU)
  • Tupfel uzun yüzgeç (TL)
  • Tupfel uzun yüzgeçli sedef (TLN)
  • WIK (WIK)
  • WIK/AB (WIK/AB)

melezler

Farklı Danio türleri arasındaki melezler verimli olabilir: örneğin, D. rerio ve D. nigrofasciatus arasında .

Bilimsel araştırma

Burada arka plan adaptasyonuna aracılık eden zebra balığı kromatoforları , bilim adamları tarafından geniş çapta incelenmektedir.
Ekleme mutajenezi ile üretilen bir zebra balığı pigment mutantı (altta) . Karşılaştırma için vahşi tipte bir embriyo (üstte) gösterilmiştir. Mutant , melanositlerinde siyah pigmentten yoksundur çünkü melanini düzgün bir şekilde sentezleyemez .

D. rerio , omurgalı gelişimi ve gen fonksiyonu çalışmaları için yaygın ve faydalı bir bilimsel model organizmadır . Laboratuar hayvanı olarak kullanılmasına, 1970'lerde ve 1980'lerde Oregon Üniversitesi'ndeki Amerikalı moleküler biyolog George Streisinger ve meslektaşları tarafından öncülük edildi ; Streisinger'in zebra balığı klonları , yaratılan en eski başarılı omurgalı klonları arasındaydı. Önemi, başarılı büyük ölçekli ileri genetik taramalar (genellikle Tübingen/Boston ekranları olarak anılır) ile pekiştirilmiştir . Balık, genetik, genomik ve gelişimsel bilgilerden oluşan özel bir çevrimiçi veritabanına, Zebrafish Bilgi Ağı'na (ZFIN) sahiptir. Zebrafish Uluslararası Kaynak Merkezi (ZIRC), araştırma topluluğuna dağıtılmak üzere 29.250 alel içeren bir genetik kaynak deposudur . D. rerio da uzaya gönderilen birkaç balık türünden biridir .

D. rerio ile yapılan araştırmalar, gelişimsel biyoloji , onkoloji , toksikoloji , üreme çalışmaları, teratoloji , genetik , nörobiyoloji , çevre bilimleri , kök hücre araştırmaları, rejeneratif tıp , kas distrofileri ve evrim teorisi alanlarında ilerlemeler sağlamıştır .

Model özellikleri

Model bir biyolojik sistem olarak zebra balığı, bilim adamları için sayısız avantaja sahiptir. Onun genom olmuştur tamamen sıralandı ve iyi anlaşılmış, kolayca gözlenebilir ve test gelişimsel davranışları vardır. Onun embriyonik gelişim çok hızlıdır ve bunun embriyolar nispeten geniş sağlam ve şeffaf ve annelerinin dışında geliştirmek edebiliyoruz. Ayrıca, iyi karakterize edilmiş mutant suşlar kolaylıkla temin edilebilir.

Diğer avantajlar arasında, türün erken gelişim sırasında neredeyse sabit boyutu, bu da basit boyama tekniklerinin kullanılmasına olanak tanır ve iki hücreli embriyonun, homozigot bir embriyo oluşturmak için tek bir hücrede kaynaşabilmesi gerçeğini içerir . Zebra balığı ayrıca, toksisite testlerinde memeli modellerine ve insanlara açıkça benzerdir ve memeli uyku davranışına benzerlik gösteren bir günlük uyku döngüsü sergiler. Ancak, zebra balığı evrensel olarak ideal bir araştırma modeli değildir; standart bir diyetin olmaması ve insan hastalıklarıyla ilgili bazı genlerin rollerinde zebra balığı ve memeliler arasında küçük ama önemli farklılıkların bulunması gibi bilimsel kullanımlarının bir takım dezavantajları vardır.

rejenerasyon

Zebra balığı , larva evreleri sırasında kalp ve yanal çizgi tüy hücrelerini yenileme yeteneğine sahiptir . 2011 yılında, İngiliz Kalp Vakfı , bu yeteneğin insanlara uygulanabilirliğini araştırma niyetini duyuran bir reklam kampanyası yürüttü ve araştırma fonunda 50 milyon sterlin toplamayı hedeflediğini belirtti.

Zebra balıklarının ayrıca , Müller glia'nın farklılaşması ve çoğalmasının aracılık ettiği gösterilen yaralanmanın ardından fotoreseptör hücrelerini ve retina nöronlarını yeniden ürettiği bulunmuştur . Araştırmacılar sık kesmek dorsal ve ventral kuyruk yüzgeçleri ve mutasyonları için testine onların yeniden büyümesini analiz edin. O bulunmuştur histon metilasyonu , "aktif" için Zebra balığı hücrelerini anahtarlama, amputasyon yerinde rejeneratif oluşur devlet hücre benzeri kaynaklanıyor. 2012'de Avustralyalı bilim adamları, zebra balıklarının omuriliklerinin yaralanmadan sonra gliyal yara izi olmadan iyileşmesini sağlamak için fibroblast büyüme faktörü olarak bilinen özel bir protein kullandığını ortaya koyan bir çalışma yayınladı . Ek olarak, arka yan çizginin tüy hücrelerinin de hasar veya gelişimsel bozulma sonrasında yenilendiği bulunmuştur. Rejenerasyon sırasında gen ekspresyonunun incelenmesi, Wnt sinyali ve Fibroblast büyüme faktörü gibi sürece dahil olan birkaç önemli sinyal yolunun tanımlanmasına izin verdi .

Nörodejeneratif hastalıklar, hareket bozuklukları, psikiyatrik bozukluklar ve sağırlık dahil olmak üzere sinir sistemi bozukluklarının araştırılmasında araştırmacılar, bu koşulların altında yatan genetik kusurların insan beyni, omurilik ve duyu organlarında nasıl işlevsel anormalliklere neden olduğunu anlamak için zebra balığını kullanıyorlar. Araştırmacılar ayrıca, kas distrofisi gibi insan kas-iskelet sistemi hastalıklarının karmaşıklığına dair yeni anlayışlar elde etmek için zebra balığı üzerinde de çalıştılar . Zebra balığı araştırmasının bir diğer odak noktası, bir dizi insan kanserinin altında yatan biyolojik bir sinyal olan Kirpi adlı bir genin hücre büyümesini nasıl kontrol ettiğini anlamaktır .

Genetik

arka plan genetiği

Laboratuar zebra balıkları için doğal soylar ve geleneksel soy dışı stoklar geliştirilmemiştir ve kurumlar arasındaki vahşi tip hatların genetik değişkenliği, biyomedikal araştırmalarda replikasyon krizine katkıda bulunabilir . Farklı araştırma kurumlarında muhafaza edilen popülasyonlar arasında vahşi tip hatlardaki genetik farklılıklar, hem Tek nükleotid polimorfizmleri hem de mikro uydu analizi kullanılarak gösterilmiştir.

gen ifadesi

Hızlı ve kısa yaşam döngüleri ve nispeten büyük kavrama boyutları nedeniyle, D. rerio veya zebra balığı, genetik çalışmalar için faydalı bir modeldir. Yaygın bir ters genetik tekniği, Morfolino antisens teknolojisini kullanarak gen ekspresyonunu azaltmak veya eklemeyi modifiye etmektir . Morfolino oligonükleotitleri (MO), DNA veya RNA ile aynı bazları içeren stabil, sentetik makromoleküllerdir ; tamamlayıcı RNA dizilerine bağlanarak , spesifik genlerin ekspresyonunu azaltabilir veya RNA'da meydana gelen diğer süreçleri bloke edebilirler. MO, 32 hücreli aşamadan sonra bir embriyonun bir hücresine enjekte edilebilir, bu da sadece o hücreden gelen hücrelerde gen ekspresyonunu azaltır. Bununla birlikte, erken embriyodaki hücreler (32 hücreden az) büyük moleküllere karşı geçirgendir ve hücreler arasında difüzyona izin verir. Morpholinos'u zebra balıklarında kullanma yönergeleri, uygun kontrol stratejilerini açıklar. Morfolinolar genellikle 500pL'de doğrudan 1-2 hücreli zebra balığı embriyolarına mikro enjekte edilir. Morfolino, embriyonun çoğu hücresine entegre olabilir.

Gen yıkımlarıyla ilgili bilinen bir sorun, genomun ışın yüzgeçli balıklar ile lob yüzgeçli balıkların ayrılmasından sonra bir kopyalanmasından dolayı , iki gen paralogundan birinin aktivitesini, tamamlama nedeniyle güvenilir bir şekilde susturmanın her zaman kolay olmamasıdır . diğer paralog. Zebra balığı genomunun komplikasyonlarına rağmen, hem mikrodiziler tarafından gen ekspresyonunun analizi hem de çip üzerinde ChIP kullanılarak promotör düzenlemesinin analizi için ticari olarak temin edilebilen bir dizi küresel platform mevcuttur .

genom dizilimi

Wellcome Trust Sanger Enstitüsü 2001 yılında Zebra balığı genom dizileme projesi başlattı ve Tübingen referans suşu tam genom dizisi de halka açık olan Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi (NCBI) 'ın balığı Genom Page . Zebra balığı referans genom dizisi, Ensembl projesinin bir parçası olarak açıklanmıştır ve Genome Reference Consortium tarafından korunmaktadır .

2009 yılında, araştırmacılar Genomik ve Bütünleştirici Biyoloji Enstitüsü içinde Delhi , Hindistan, bir 1,7 milyar genetik harf tahmini içeren, vahşi bir Zebra balığı türünün genomunun diziliminin açıkladı. Yabani zebra balığının genomu, 39 kat kapsama ile dizildi. Zebra balığı referans genomu ile yapılan karşılaştırmalı analiz, 5 milyondan fazla tek nükleotit varyasyonunu ve 1,6 milyondan fazla ekleme silme varyasyonunu ortaya çıkardı. 1.4 GB ve 26.000'den fazla protein kodlayan genin zebra balığı referans genom dizisi Kerstin Howe ve diğerleri tarafından yayınlandı . 2013 yılında.

mitokondriyal DNA

Ekim 2001'de, Oklahoma Üniversitesi'nden araştırmacılar, D. rerio'nun tam mitokondriyal DNA dizisini yayınladılar . Uzunluğu 16.596 baz çiftidir. Bu, diğer ilgili balık türlerinin 100 baz çifti içindedir ve özellikle Japon balıklarından ( Carassius auratus ) sadece 18 çift ve sazanlardan ( Cyprinus carpio ) 21 çift ​​daha uzundur . Gen düzeni ve içeriği, mitokondriyal DNA'nın ortak omurgalı formuyla aynıdır . 13 protein kodlayan gen ve ağır iplik için replikasyon orijinini içeren kodlamayan bir kontrol bölgesi içerir . Beş tRNA geninden oluşan bir grup arasında , hafif iplik replikasyonunun omurgalı kökenine benzeyen bir dizi bulunur. Evrimsel sonuçlar çıkarmak zordur çünkü baz çifti değişikliklerinin diğer omurgalıların nükleotid dizileriyle karşılaştırmalar yoluyla uyarlanabilir bir önemi olup olmadığını belirlemek zordur .

pigmentasyon genleri

1999 yılında, memeli MITF transkripsiyon faktörünün zebra balığı ortologunda sedef mutasyonu tanımlandı . İnsan MITF'sindeki mutasyonlar , bir Waardenburg Sendromu türü olan göz kusurlarına ve pigment kaybına neden olur . Aralık 2005'te, altın suşla ilgili bir çalışma , olağandışı pigmentasyonundan sorumlu olan geni , melanin üretimi için gerekli görünen bir çözünen taşıyıcı olan SLC24A5 olarak tanımladı ve işlevini bir Morpholino yıkımıyla doğruladı. Ortolog gen daha sonra insanlarda karakterize edilmiştir ve bir baz çifti farkı güçlü ayırmak için bulunmuştur Avrupalı tenli ve Afrikalı koyu tenli. İle Zebra balığı sedef mutasyon beri birlikte balık ile yetiştirilen Roy Orbison (roy) hiçbir melanophores veya İridoforlar var ve yetişkinlikte şeffaf balık yapmak için mutasyon. Bu balıklar, homojen pigmentli gözler ve yarı saydam cilt ile karakterizedir.

Transgenez

Transgenesis, zebra balığı genlerinin işlevini incelemek için popüler bir yaklaşımdır. Tol2 transpozon sistemini kullanan bir yöntemle transgenik zebra balığı yapımı oldukça kolaydır . Zebra balığı germ soyunda transpozisyonu katalize edebilen tamamen işlevsel bir transpozaz için bir geni kodlayan Tol2 elementi. Tol2 , omurgalılarda otonom bir üyenin tanımlandığı tek doğal DNA transpoze edilebilir elementtir.

Şeffaf yetişkin bedenleri

2008 yılında, Boston Çocuk Hastanesi'ndeki araştırmacılar , yetişkin vücutları şeffaf bir cilde sahip olan Casper adlı yeni bir zebra balığı türü geliştirdiler. Bu, hücresel aktivite, dolaşım, metastaz ve diğer birçok fenomenin ayrıntılı görselleştirilmesine izin verir . 2019'da araştırmacılar , B ve T hücrelerinin yanı sıra doğal öldürücü hücrelerden yoksun, şeffaf, bağışıklığı yetersiz yavrular üreten bir prkdc -/- ve bir IL2rga -/- suşunun çaprazlanmasını yayınladılar . Bu suş, 37 °C (99 °F) ılık suya uyarlanabilir ve bir bağışıklık sisteminin olmaması, hastadan türetilen ksenograftların kullanımını mümkün kılar. Ocak 2013'te Japon bilim adamları, yoğun beyin aktivitesi dönemlerinde görünür bir parıltı üretmek için şeffaf bir zebra balığı örneğini genetik olarak değiştirdiler.

Ocak 2007'de, Fudan Üniversitesi'ndeki Çinli araştırmacılar, erkek kısırlığına bağlı göl ve nehirlerdeki östrojen kirliliğini tespit etmek için genetiği değiştirilmiş zebra balığı . Araştırmacılar östrojene duyarlı genleri klonladı ve bunları zebra balığının verimli yumurtalarına enjekte etti. Modifiye edilmiş balık, östrojenle kirlenmiş suya konulursa yeşile döndü.

RNA ekleme

2015'te Brown Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, zebra balığı genlerinin % 10'unun RNA eklemesini başlatmak için U2AF2 proteinine güvenmesi gerekmediğini keşfetti . Bu genler, her bir intronun ucunda tekrarlanan diziler olarak AC ve TG DNA baz çiftlerine sahiptir . 3'ss'de (3' ek yeri), baz çiftleri adenin ve sitozin dönüşümlü olarak tekrarlanır ve 5'ler (5' ek yeri) üzerinde bunların tamamlayıcıları timin ve guanin değişir ve aynı zamanda tekrar eder. U2AF2 proteinine, ekleme işleminin gerçekleşmesi için proteinin gerekli olduğu insanlarda olduğundan daha az güven olduğunu buldular. RNA'nın ikincil yapısını değiştiren intronlar etrafındaki tekrar eden baz çiftleri modeli diğer teleostlarda bulundu , ancak tetrapodlarda bulunmadı . Bu, tetrapodlardaki evrimsel bir değişikliğin, zebra balığı içindeki bu genlerin, proteinin varlığından bağımsız olarak birleşmeye maruz kalırken, RNA eklemesi için U2AF2 proteinine güvenmesine yol açmış olabileceğini gösterir.

ortoloji

D. rerio'nun tümü diğer omurgalılarla yakından kümelenen üç transferrin vardır .

akraba evliliği depresyonu

Yakın akrabalar çiftleştiğinde, soy, akrabalı yetiştirme depresyonunun zararlı etkilerini sergileyebilir . Akrabalı yetiştirme depresyonu baskın olarak çekinik zararlı alellerin homozigot ifadesinden kaynaklanır . Zebra balıkları için, antropojenik kirlilikten kaynaklananlar da dahil olmak üzere stresli ortamlarda akrabalı yetiştirme depresyonunun daha şiddetli olması beklenebilir . Zebra balıklarının, tarımda, veterinerlik ve insan tıbbında kullanılan bir imidazol mantar ilacı olan kimyasal klotrimazolün neden olduğu çevresel strese maruz kalması, akrabalı yetiştirmenin temel üreme özellikleri üzerindeki etkilerini güçlendirdi. Kendi içinde yetiştirilmiş balıklarda embriyo canlılığı önemli ölçüde azalmıştır ve kendi içinde yetiştirilmiş erkeklerin daha az yavru doğurma eğilimi olmuştur.

İlaç keşfi ve geliştirme

FDA araştırması, ketaminin nörolojik gelişim üzerindeki etkilerini göstermek için Zebra balığı kullandı

Zebra balığı ve zebra balığı larvası, ilaç keşfi ve geliştirilmesi için uygun bir model organizmadır. İnsanlarla %70 genetik homolojiye sahip bir omurgalı olarak, insan sağlığı ve hastalığını öngörebilirken, küçük boyutu ve hızlı gelişimi, daha yüksek geliştirme dahil olmak üzere daha geleneksel in vivo çalışmalara göre daha büyük ve daha hızlı bir ölçekte deneyleri kolaylaştırır . çıktı, otomatik araştırma araçları. Devam eden araştırma programlarında gösterildiği gibi, zebra balığı modeli, araştırmacıların yalnızca insan hastalıklarının altında yatan genleri tanımlamasına değil, aynı zamanda ilaç keşif programlarında yeni terapötik ajanlar geliştirmesine de olanak tanır. Zebra balığı embriyolarının hızlı, uygun maliyetli ve güvenilir bir teratoloji tahlil modeli olduğu kanıtlanmıştır .

İlaç ekranları

Zebra balığındaki ilaç ekranları, biyolojik etkileri olan yeni bileşik sınıflarını tanımlamak veya mevcut ilaçları yeni kullanımlar için yeniden kullanmak için kullanılabilir; ikincisine bir örnek, yaygın olarak kullanılan bir statinin ( rosuvastatin ) prostat kanserinin büyümesini baskılayabildiğini bulan bir tarama olabilir . Bugüne kadar 65 küçük molekül taraması yapıldı ve en az biri klinik deneylere yol açtı. Bu ekranlarda, su konsantrasyonundan tahmin edilemeyen dahili maruziyet seviyelerine ve bireysel hayvanlar arasında yüksek seviyelerde doğal varyasyona neden olan farklı ilaç absorpsiyon oranları da dahil olmak üzere birçok teknik zorluk çözülmeyi beklemektedir.

Toksik veya farmakokinetik

İlaç etkilerini anlamak için dahili ilaca maruz kalma esastır, çünkü bu farmakolojik etkiyi yönlendirir. Zebra balıklarından elde edilen deneysel sonuçların daha yüksek omurgalılara (insanlar gibi) çevrilmesi, farmakokinetik ve farmakodinamik analizlerden türetilebilen konsantrasyon-etki ilişkilerini gerektirir . Bununla birlikte, küçük boyutu nedeniyle, dahili ilaç maruziyetini ölçmek çok zordur. Geleneksel olarak, zaman içinde ilaç konsantrasyon profilini karakterize etmek için birden fazla kan örneği alınır, ancak bu teknik geliştirilmeyi beklemektedir. Bugüne kadar, zebra balığı larvalarında parasetamol için yalnızca tek bir farmakokinetik model geliştirilmiştir.

Hesaplamalı veri analizi

Akıllı veri analizi yöntemleri kullanılarak, patofizyolojik ve farmakolojik süreçler anlaşılabilir ve daha sonra insanlar da dahil olmak üzere daha yüksek omurgalılara çevrilebilir. Bir örnek kullanımı sistem farmakoloji entegrasyonu, sistem biyolojisi ve pharmacometrics . Sistem biyolojisi, bir organizmayı (parçasını) ilgili tüm süreçlerin matematiksel bir tanımıyla karakterize eder. Bunlar örneğin belirli bir sinyal üzerine belirli bir yanıta yol açan farklı sinyal iletim yolları olabilir. Bu süreçleri sayısallaştırarak sağlıklı ve hastalıklı durumdaki davranışları anlaşılabilir ve tahmin edilebilir. Farmakometri , ilaç dozu ile tepkisi veya klinik sonucu arasındaki ilişkinin altında yatan farmakolojik süreçleri karakterize etmek için klinik öncesi deneylerden ve klinik deneylerden elde edilen verileri kullanır . Bunlar örneğin, bir ilaç olabilir emme ya da temizleme , vücuttan ya da hedef ile etkileşimi, belirli bir etkiyi elde etmek için. Bu süreçlerin nicelendirilmesiyle, farklı dozlardan sonra veya farklı hastalardaki davranışları anlaşılabilir ve yeni dozlara veya hastalara tahmin edilebilir. Sistem farmakolojisi, bu iki alanı entegre ederek, matematiksel niceleme ve ardından yeni ilaçlar veya yeni organizmalar veya hastalar gibi yeni durumlara yönelik tahmin yoluyla ilacın biyolojik sistemle etkileşiminin anlaşılmasını geliştirme potansiyeline sahiptir. Bu hesaplama yöntemlerini kullanarak, zebra balığı larvalarında daha önce bahsedilen parasetamol iç maruziyetinin analizi, zebra balığındaki parasetamol klirensi ile insanlar da dahil olmak üzere daha yüksek omurgalılarınki arasında makul bir korelasyon gösterdi.

Tıbbi araştırma

Yengeç Burcu

Zebra balığı, melanom , lösemi , pankreas kanseri ve hepatoselüler karsinom dahil olmak üzere çeşitli transgenik kanser modellerini yapmak için kullanılmıştır . BRAF veya NRAS onkogenlerinin mutasyona uğramış formlarını ifade eden zebra balığı , p53 eksikliği olan bir arka plana yerleştirildiğinde melanom geliştirir. Histolojik olarak , bu tümörler insan hastalığına çok benzer, tamamen nakledilebilir ve büyük ölçekli genomik değişiklikler sergiler. BRAF melanom modeli, Nature dergisinde Mart 2011'de yayınlanan iki ekran için bir platform olarak kullanıldı . Bir çalışmada model, insan melanomunda amplifiye olduğu ve aşırı eksprese edildiği bilinen genlerin fonksiyonel önemini anlamak için bir araç olarak kullanıldı. Bir gen, SETDB1, zebra balığı sisteminde tümör oluşumunu belirgin şekilde hızlandırarak, yeni bir melanom onkogeni olarak önemini ortaya koydu. Bu özellikle önemliydi çünkü SETDB1'in, tümör hücresi biyolojisinin merkezinde olduğu giderek daha fazla takdir edilen epigenetik düzenlemeye dahil olduğu biliniyor.

Başka bir çalışmada, kimyasal bir tarama yaklaşımı kullanılarak tümörün orijinli nöral krest hücresinde bulunan genetik programı terapötik olarak hedeflemek için çaba gösterildi. Bu, DHODH proteininin (leflunomid adı verilen küçük bir molekül tarafından) bir inhibisyonunun, transkripsiyonel uzama sürecine müdahale yoluyla nihayetinde melanomaya yol açan nöral krest kök hücrelerinin gelişimini engellediğini ortaya koydu. Bu yaklaşım, tek bir genetik mutasyon yerine melanom hücresinin "kimliğini" hedefleyeceğinden, leflunomidin insan melanomunun tedavisinde faydası olabilir.

Kalp-damar hastalığı

Kardiyovasküler araştırmalarda, zebra balığı kan pıhtılaşmasını , kan damarı gelişimini , kalp yetmezliğini ve doğuştan kalp ve böbrek hastalığını modellemek için kullanılmıştır .

Bağışıklık sistemi

Birçok hastalıkta önemli bir destek süreci olan akut inflamasyon araştırma programlarında, araştırmacılar bir zebra balığı inflamasyon modeli ve bunun çözümünü oluşturdular. Bu yaklaşım, inflamasyonun genetik kontrollerinin ayrıntılı olarak incelenmesine ve potansiyel yeni ilaçların belirlenmesi olasılığına izin verir.

Zebra balığı, omurgalıların doğuştan gelen bağışıklığını incelemek için bir model organizma olarak yaygın olarak kullanılmıştır. Doğuştan gelen bağışıklık sistemi, döllenmeden 28 ila 30 saat sonra (hpf) fagositik aktivite yapabilirken, adaptif bağışıklık, döllenmeden en az 4 hafta sonrasına kadar işlevsel olarak olgunlaşmaz.

Bulaşıcı hastalıklar

Zebra balığı ve insanlar arasında bağışıklık sistemi nispeten korunduğundan, birçok insan bulaşıcı hastalık zebra balıklarında modellenebilir. Şeffaf erken yaşam evreleri, in vivo görüntüleme ve konakçı-patojen etkileşimlerinin genetik diseksiyonu için çok uygundur . Çok çeşitli bakteriyel, viral ve paraziter patojenler için zebra balığı modelleri zaten oluşturulmuştur; örneğin, tüberküloz için zebra balığı modeli, mikobakterilerin patogenez mekanizmaları hakkında temel bilgiler sağlar. Ayrıca, zebra balığı enfeksiyon modelleri kullanılarak yüksek verimli antimikrobiyal ilaç taraması için robot teknolojisi geliştirilmiştir.

Retina hasarını onarmak

Bir ışık tabakası mikroskobunda yakalanan tek bir zebra balığı retinasının gelişimi yakl. embriyonun doğumundan sonra 1.5 gün ila 3.5 gün arasında her 12 saatte bir.

Zebra balığının bir diğer dikkate değer özelliği, insanlarda bulunan kırmızı, yeşil ve mavi koni hücre alt tiplerini destekleyen ultraviyole duyarlı hücrelerle birlikte dört tip koni hücresine sahip olmasıdır . Zebra balığı böylece çok geniş bir renk yelpazesini gözlemleyebilir. Türler ayrıca retinanın gelişimini daha iyi anlamak için incelenir; özellikle, retinanın koni hücrelerinin "koni mozaiği" olarak adlandırılan şekilde nasıl düzenlendiği. Zebra balığı, diğer bazı teleost balıklara ek olarak , özellikle koni hücre düzenlemesinin aşırı hassaslığına sahip oldukları için not edilir.

Zebra balığının retina özelliklerine ilişkin bu çalışma, tıbbi araştırmalara da yansıdı. 2007'de University College London'daki araştırmacılar, balıkların ve memelilerin gözlerinde bulunan ve retinada nöronlara dönüşen bir tür yetişkin zebra balığı kök hücresi geliştirdiler . Bunlar, retina nöronlarına zarar veren hastalıkları tedavi etmek için göze enjekte edilebilir - maküler dejenerasyon , glokom ve diyabetle ilgili körlük dahil neredeyse gözün her hastalığı . Araştırmacılar , 18 aydan 91 yaşına kadar olan insanların gözlerindeki Müller glial hücrelerini incelediler ve bunları her tür retina nöronuna dönüştürebildiler. Ayrıca onları laboratuvarda kolayca büyütebildiler. Kök hücreler, hastalıklı farelerin retinalarına başarılı bir şekilde göç etti ve çevredeki nöronların özelliklerini aldı. Ekip, aynı yaklaşımı insanlarda da geliştirmeyi amaçladıklarını belirtti.

Kas distrofileri

Kas distrofileri (MD), kas zayıflığına, anormal kasılmalara ve kas kaybına neden olan ve genellikle erken ölüme yol açan heterojen bir genetik bozukluk grubudur. Zebra balığı, kas distrofilerini incelemek için model organizma olarak yaygın olarak kullanılır. Örneğin, sapje ( sap ) mutantı, insan Duchenne musküler distrofisinin (DMD) zebra balığı ortologudur . Machuca-Tzili ve iş arkadaşları, alternatif ekleme faktörü MBNL'nin miyotonik distrofi tip 1 (DM1) patogenezindeki rolünü belirlemek için zebra balığı uyguladılar . Daha yakın zamanlarda, Todd ve ark. DM1 hastalığında erken gelişim sırasında CUG tekrar ifadesinin etkisini araştırmak için tasarlanmış yeni bir zebra balığı modelini tanımladı. Zebra balığı aynı zamanda insan laminin α2 (LAMA2) genindeki mutasyonun neden olduğu CMD Tip 1 A (CMD 1A) dahil olmak üzere konjenital müsküler distrofileri incelemek için mükemmel bir hayvan modelidir. Zebra balığı, yukarıda tartışılan avantajları ve özellikle zebra balığı embriyolarının kimyasalları absorbe etme yeteneği nedeniyle, kas distrofilerine karşı yeni ilaçların taranması ve test edilmesinde tercih edilen bir model haline gelmiştir.

Kemik fizyolojisi ve patolojisi

Zebra balığı, kemik metabolizması, doku döngüsü ve emilim aktivitesi için model organizmalar olarak kullanılmıştır. Bu süreçler büyük ölçüde evrimsel olarak korunur. Osteogenezi (kemik oluşumu) incelemek, farklılaşmayı, matris biriktirme aktivitesini ve iskelet hücrelerinin çapraz konuşmasını değerlendirmek, insan kemik hastalıklarını modelleyen mutantlar oluşturmak ve izole etmek ve kemik kusurlarını geri döndürme yeteneği için yeni kimyasal bileşikleri test etmek için kullanılmıştır. Larvalar, kemik gelişimi sırasında yeni ( de novo ) osteoblast oluşumunu takip etmek için kullanılabilir . Döllenmeden 4 gün sonra kemik elementlerini mineralize etmeye başlarlar. Son zamanlarda, yetişkin zebra balığı, osteoporoz ve osteogenezis imperfekta gibi karmaşık yaşa bağlı kemik hastalıklarını incelemek için kullanılmaktadır . Zebra balığının (elasmoid) pulları koruyucu bir dış katman olarak işlev görür ve osteoblastlar tarafından yapılan küçük kemikli plakalardır. Bu dış iskelet yapıları, osteoblastları biriktiren kemik matrisi tarafından oluşturulur ve osteoklastlar tarafından yeniden şekillendirilir. Pullar ayrıca balığın ana kalsiyum deposu görevi görür. Bunlar, ilaçlarla manipülasyona ve hatta kemik metabolizmasını değiştirebilecek (osteoblastlar ve osteoklastlar arasında) yeni ilaçlar için taramaya izin veren çok oyuklu bir plakada ex-vivo olarak kültürlenebilir (organizma dışında canlı tutulabilir).

Şeker hastalığı

Zebra balığı pankreas gelişimi, fareler gibi memelilere çok benzerdir. Sinyal mekanizmaları ve pankreasın çalışma şekli çok benzer. Pankreas, çeşitli hücreler içeren bir endokrin bölmesine sahiptir. Polipeptid üreten pankreas PP hücreleri ve insülin üreten β-hücreleri bu tür hücrelere iki örnektir. Pankreasın bu yapısı, glikoz homeostaz sistemi ile birlikte, pankreas ile ilgili diyabet gibi hastalıkların incelenmesinde yardımcı olur. Proteinlerin floresan boyanması gibi pankreas işlevine yönelik modeller, glikoz homeostazının süreçlerinin ve pankreasın gelişiminin belirlenmesinde faydalıdır. Glikoz tolerans testleri zebra balığı kullanılarak geliştirilmiştir ve artık insanlarda glikoz intoleransı veya diyabeti test etmek için kullanılabilir. İnsülinin işlevi, insan tıbbına daha fazla katkıda bulunacak olan zebra balıklarında da test edilmektedir. Glikoz homeostazı hakkındaki bilgileri çevreleyen çalışmaların çoğu, insanlara aktarılan zebra balığı üzerindeki çalışmalardan geldi.

obezite

Zebra balığı, hem genetik obezite hem de aşırı beslenmenin neden olduğu obezite araştırmalarıyla obeziteyi incelemek için bir model sistem olarak kullanılmıştır. Obez zebra balığı, obez memelilere benzer şekilde, normal lipid metabolizması olmadan kilo alımına yol açan lipid kontrol metabolik yollarının düzensizliğini gösterir. Ayrıca memeliler gibi, zebra balığı da aşırı lipidleri viseral, intramüsküler ve subkutan yağ birikintilerinde depolar. Bu nedenler ve diğerleri, insanlarda ve diğer türlerde obeziteyi incelemek için zebra balıklarını iyi modeller haline getirir. Genetik obezite genellikle obezojenik genlere sahip transgenik veya mutasyona uğramış zebra balıklarında incelenir. Örnek olarak, endojen bir melakortin antagonisti olan aşırı eksprese edilmiş AgRP'ye sahip transgenik zerbafish, büyüme sırasında artan vücut ağırlığı ve yağ birikimi gösterdi. Zebra balığı genleri insan genleriyle tam olarak aynı olmasa da, bu testler insan genetik obezitesinin olası genetik nedenleri ve tedavileri hakkında önemli bilgiler sağlayabilir. Diyete bağlı obezite zebra balığı modelleri, diyet çok erken yaşlardan itibaren değiştirilebildiğinden faydalıdır. Yüksek yağlı diyetler ve genel aşırı besleme diyetlerinin her ikisi de yağ birikiminde hızlı artışlar, artan BMI, hepatosteatoz ve hipertrigliseridemi gösterir. Bununla birlikte, normal yağlı, aşırı beslenmiş numuneler, yüksek yağlı diyet numuneleri değilken, metabolik olarak hala sağlıklıdır. Beslenmeye bağlı obezite türleri arasındaki farklılıkları anlamak, obezitenin ve ilgili sağlık koşullarının insan tedavisinde yararlı olabilir.

Çevresel toksikoloji

Zebra balığı, çevresel toksikoloji çalışmalarında model sistem olarak kullanılmıştır .

Epilepsi

Zebra balığı, epilepsiyi incelemek için bir model sistem olarak kullanılmıştır. Memeli nöbetleri, memelilerdeki deneyler için gereken kaynakların bir kısmı kullanılarak moleküler, davranışsal ve elektrofizyolojik olarak özetlenebilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar