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作者：Mia
導讀：斑馬魚得益于自身的實驗優勢已成為醫學和生命科學研究中第二大最常用的動物模型。迄今為止，科學家們已經使用斑馬魚模型完成了許多具有裡程碑意義的研究。可惜的是，它缺乏類似于其他動物模型中的系統功能注釋程式。最近，有一支龐大的國際科學家團隊對斑馬魚基因資訊進行了編目，建構了目前最全面的斑馬魚遺傳資料圖譜。
最新發表在《Nature Genetics》的一項研究表明，醫學和生命科學的研究人員将受益于迄今為止最全面的斑馬魚遺傳資料圖譜。該圖譜将幫助研究人員更好地研究各種類型的癌症、心髒病和神經退化，并可能促進更多研究人員在實驗中取代哺乳動物模型。
https://www.nature.com/articles/s41588-022-01089-w
斑馬魚的曆史功績
01
斑馬魚是醫學和生命科學研究中第二大最常用的動物模型，它是可以用于研究胚胎發育和模拟人類疾病的流行生物。斑馬魚為什麼這麼受歡迎？斑馬魚模型的普及得益于它的實驗優勢：它具有友善的基因操作工具和廣泛的遺傳資源，并且它與人類之間疾病基因和機制的有着高度保守性。斑馬魚像胚胎一樣透明生長，并且具有不同尋常的再生特性，這些特性能夠讓研究人員洞察人類的狀況，是以它是研究各種疾病和失調的理想候選者。
迄今為止，科學家們已經使用斑馬魚模型完成了許多具有裡程碑意義的研究。斑馬魚在基因組研究中的應用發現了染色質标簽、啟動子使用的 DNA 編碼、DNA甲基化和轉錄後信使 RNA 調控的調控模式。而斑馬魚單細胞基因組學開創了在發育過程中空間分辨譜系特異性轉錄組的應用，比較基因組學預測了保守的調控元件及其長程靶基因。此外，利用斑馬魚轉基因的易用性，自動化的體内成像和圖像處理，可以更新到高通量，提供了所預測疾病相關的人類增強子的驗證。
完善斑馬魚的功能注釋
02
可惜的是，到目前為止，它缺乏類似于其他動物模型中的系統功能注釋程式。為了解決這個問題，研究人員成立了國際DANIO-CODE聯盟，并建立了一個中央存儲庫來存儲和處理斑馬魚發育功能基因組資料。DANIO-CODE 聯盟是一個由27個實驗室組成的團隊，他們共同合作對已發表的開放性資料集進行編目，并采用新産生的資料進行補充。這項工作促成了14萬個 DNA 區域參與調節斑馬魚的基因表達。
這項研究抽取了1802個樣本，每個樣本有數百萬個資料點，為轉基因育種、發育和疾病的遺傳研究提供了最廣泛的候選DNA區域。研究的論文于7月4日發表在雜志上，其中詳細介紹了一些胚胎發育階段中涉及的DNA元素，并改進了對斑馬魚和小鼠之間的遺傳等價性的了解。
Synteny投影揭示了斑馬魚和小鼠之間表觀遺傳特征的守恒。圖檔來源：https://www.nature.com/articles/s41588-022-01089-w
DANIO-CODE 通過以下方式對正在發育的斑馬魚基因組進行功能注釋：(1) 收集全球38個實驗室的所有已發表和産生的新基因組資料，并規範中繼資料注釋；(2) 建立和維護一個單一資料協調中心 (DCC)，用于斑馬魚基因組資料的持續積累和使用者下載下傳；(3) 開發标準化的分析管道，重新映射所有測序資料集；(4) 生成一個內建的軌道樞紐，允許與常見的基因組浏覽器可視化。此外，DANIO-CODE對這些資料集進行綜合分析，以促進發現、功能元素分類和确定發育動力學特征。最後，在這項研究中，研究人員應用斑馬魚和哺乳動物基因組資料集比較分析的新方法揭示了基因組景觀的保守性，并擴大斑馬魚發育基因組學資源的效用。
研究意義與前景
03
上司這項研究的伯明翰大學發育遺傳學教授Ferenc Mueller說：“對斑馬魚基因資訊進行編目是一項重大突破，可能會推動未來幾年醫學和生命科學的一些令人興奮的發展。”
倫敦帝國理工學院的Boris Lenhard教授和卡羅林斯卡學院的Carsten Daub教授在協調全球50多名研究人員方面發揮了重要作用。由此合作産生的圖譜證明了一個自下而上的跨界合作倡議将如何能夠為我們的研究界帶來影響。
上司了資料整合的Carsten Daub說:”現在，有了我們的新目錄，我們離擁有一個完全實作的覆寫人類基因組的地圖又近了一步。這種活動将使世界各地的研究人員能夠跟上新的治療方法、藥物的步伐，并更好地了解人類和動物疾病。這項廣泛的研究将所有單獨的資料集整合到一個架構中，使世界各地的研究人員能夠解決單獨研究無法解決的問題。”
參考資料：
https://phys.org/news/2022-07-largest-genetic-atlas-zebrafish-breakthrough.html
注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。
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