运用反义寡核苷酸研究非洲爪蛙母源基因的功能

母源基因在动物胚胎早期发育中的功能是发育生物学研究领域的难点之一。在过去二十多年里,反义寡核苷酸介导的反向遗传学技术在多种模式生物中均得到广泛应用,在非洲爪蛙母源基因功能分析中,反义寡核苷酸介导的mRNA降解和受体转移(host transfer)技术的联合使用,确立了以转录因子VegT和Wnt信号分子家族成员Wnt11为代表的母源基因在非洲爪蛙胚胎早期图式建成中的重要功能。目前,非洲爪蛙仍然是研究脊椎动物母源基因功能最为方便的模式系统,因此,该文将在简要叙述VegT和Wnt11调控胚胎三胚层的决定与分化和背方组织者中心诱导过程中的作用的基础上,较为详细地介绍反义脱氧寡核苷酸降解母源mRNA的原理和其与受体转移技术结合使用,分析非洲爪蛙母源基因功能的详细技术流程。     

非洲爪蟾在神经系统疾病研究中的应用

在生物医学研究领域,使用合适的动物模型研究大脑运行机制和疾病机理至关重要。作为经典的脊椎动物模型,非洲爪蟾在研究神经环路构建和功能以及神经疾病的分子机制中具有一定优势。因为非洲爪蟾的胚胎发育过程与人类器官形成过程相似,同时,神经系统疾病往往与神经系统功能异常和发育缺陷有关,所以一些人类疾病在基因和形态上的功能机制可以通过非洲爪蟾的胚胎发育模型进行在体研究,且神经前体细胞的增殖分化以及视觉刺激依赖的神经环路稳态和功能研究已经相对成熟。目前,该模型已经在癫痫和自闭症及表观遗传调控等相关疾病的研究上得到了应用。该文将分别介绍非洲爪蟾蝌蚪模型在环境毒物诱发疾病、神经发育障碍以及表观遗传疾病机制研究领域的最新进展。     

多囊肾病动物模型的研究进展

多囊肾病(Polycystic kidney disease,PKD)是以肾脏充满多个液性囊泡,细胞增殖异常,间质炎细胞浸润及细胞外基质重塑等病理特点为主的遗传性疾病。主要分为常染色体显性多囊肾病(Autosomal dominant polycystic kidney disease,ADPKD)及常染色体隐性多囊肾病(Autosomal recessive polycystic kidney disease,ARPKD)。ADPKD更为常见,发病率约为1:500-1000,约50%的患者到60岁会发展为终末期肾脏病。ARPKD较少见,发病率约为1:20000-1:40000,患者多在婴幼儿时期死亡。目前,一旦多囊肾发展为终末期肾脏病,除了肾脏移植和透析外没有更有效的治疗方法,因此,早期的诊治对延缓多囊肾进展及防止其发展为终末期肾脏病是至关重要的。多囊肾动物模型的建立在研究多囊肾疾病具体发病机制及新药研发中具有重要意义。本文介绍了PKD疾病动物模型的研究进展,包括经典PKD自发模型、化学诱导模型及基因修饰模型。     

在非洲爪蛙胚胎中过表达atf4影响早期神经发育及眼睛的形成

越来越多的证据表明转录激活因子4(atf4)是一个与胚胎发育相关的基因.该文研究了非洲爪蛙atf4在胚胎发育过程中的表达和功能.atf4特异性地表达在非洲爪蛙胚胎的脑部、眼睛、血岛、原肾、肝脏、胰腺以及胃和十二指肠的部分细胞.在非洲爪蛙胚胎的动物极半球过表达适量(不影响胚胎整体形态发生的剂量)的atf4,对神经上皮细胞中sox3的表达无明显影响,也不引起细胞凋亡;但是对原始神经元的标记基因以及预定形成前脑、中脑、视网膜和晶状体的前体细胞的标记基因表达都有不同程度的抑制,最终导致无晶状体小眼的表型.该研究结果首次提示对正常的早期神经发育及眼睛形成而言,atf4的活性需受到严格的调控.     

本刊编委毛炳宇研究员简介

毛炳宇,男。1993年毕业于山东大学生物系,获学士学位;1998年获山东大学发育生物学专业博士学位。1998至2003年在德国癌症研究中心从事博士后研究。2003年12月至今任中国科学院昆明动物研究所研究员。从事发育生物学研究,主要以非洲爪蟾为实验动物模型,研究脊椎动物神经诱导与图     

Sox1基因在爪蟾早期发育中的时空表达图式

克隆了非洲爪蟾的Sox1基因并研究了它在非洲爪蟾早期发育过程中的时空表达图式,比较了Sox1—3基因在发育的脑和眼中的表达图式。序列比对分析显示Sox1—3蛋白在其HMG框结构域具有高度的保守性。通过RT-PCR方法分析了Sox1基因在爪蟾早期不同发育时段的表达情况,结果显示Sox1基因从未受精卵到尾芽期均有表达,但表达强度有所差异。原位杂交结果显示,在早期卵裂阶段和囊胚期,Sox1基因主要在动物极表达;从神经板期开始,Sox1基因主要在中枢神经系统和眼原基中表达。在蝌蚪期,Sox1与Sox2、Sox3在脑部和眼睛的表达区域有所不同。对于爪蟾Sox1基因时空表达图式的研究将有助于阐明SoxB1基因家族在脊椎动物神经系统发生过程中的作用。     

非洲爪蟾（Xenopus laevis）囊胚,神经胚两个cDNA文库的建立

随着分子发育生物学的发展,非洲爪蟾(Xenopus laevis)作为发育生物学,尤其是胚胎诱导、分化机制研究的重要实验材料,受到人们的重视。作者建立的非洲爪蟾囊胚(分期8)和神经胚(分期14)两个不同发育时期胚胎的cDNA文库,为进一步筛选有关的发育基因创造了条件。     

小型猪在肾脏疾病研究中的应用

随着对小型猪研究的不断深入,其作为人类疾病模型的优势日益明显,在生物医学研究中的应用也日趋增多。比较解剖学和生理学研究表明,小型猪的诸多生物学特性均与人类极为相似,尤其在肾脏的解剖和功能方面几乎是人类的复制品,使其在复制肾脏疾病模型,研究疾病发病机制和评估治疗策略等中具有无可替代的作用。本文将综述小型猪作为疾病动物模型在肾脏疾病研究中的应用。     

核移植技术研究进展

核移植(nuelear transplation,NT)是将动物早期胚胎或体细胞的细胞核移植到去核的受精卵或成熟卵母细胞中、重新构建新的胚胎,使重构胚发育为与供核细胞基因型相同后代的技术过程,又称动物克隆技术。广义的胚胎克隆技术还包括胚胎分割和卵裂球培养,通常所指的胚胎克隆技术是指狭义概念,即核移植技术。1938年Spmann在所有胚胎细胞都具有与受精卵完全相同、拥有潜在发育全能性的细胞核基础上提出了细胞核移植的概念[‘1。早期核移植实验是在变形虫、蛙、爪蟾、非洲爪蛙等两栖类和鱼类上进行的核质关系研究〔“一“〕,随着胚胎技术的不断进步…     

阿尔兹海默症转基因小鼠模型研究进展及评价

随着世界人口的老龄化,阿尔兹海默症已经成为严重威胁老年人健康的主要疾病之一,研究并建立可靠的阿尔兹海默症动物模型对于探明疾病的病因、发病机制及防治药物的开发均具有重要意义。本文就目前使用最为广泛和研究最为深入的转基因小鼠模型的病理、行为学变化特点及其在阿尔兹海默症研究中的应用和发现作一介绍。     

脑血管发育与相关疾病研究进展

脑血管网络拥有独特的解剖结构、生理功能和稳态维持机制,有序并高效地维持着大脑正常发育和运转.脑血管网络的形成受到多种分子的调控,如VEGF, NRP-1, TGF-β等.脑血管发育异常或受损将导致多种脑血管疾病和神经退行性病变,如脑动静脉畸形、阿尔茨海默症.尽管多年来大家对各类脑血管疾病的了解日渐完善,但仍有很多疾病的发病机制尚未被完全揭示,因此亟待开发针对这些疾病的更加安全高效的治疗策略.此外,目前聚焦脑血管发育与疾病研究的多种动物模型已成为探索中枢神经系统疾病发病机制与病理、生理特点的重要工具.本文主要综述脑血管发育及其分子调控机制、脑血管疾病以及脑血管疾病研究模型的最新进展,为涉及脑血管的基础和临床研究提供重要参考.     

非人灵长类动物基因编辑技术的应用及挑战

建立有效的动物模型是研究人类疾病演进、开发新型治疗手段的重要方法。非人灵长类动物在进化发育、生理生化及病理方面和人类最接近,是研究人类疾病的理想动物模型。随着基因编辑技术的发展,研究者已经成功建立了多种模仿人类疾病的非人灵长类动物模型。但是CRISPR/Cas9的脱靶效应、嵌合突变以及基因敲入效率较低等突出问题也逐渐引起重视。本文综述了基因编辑技术在建立非人灵长类动物模型中的应用现状,提出了目前亟需解决的难点和应对策略,以期为高效、准确构建非人灵长类动物模型提供借鉴与参考。     

卵巢癌动物模型制备的研究进展

卵巢癌是导致女性癌症死亡的第五大原因,其中75%的卵巢癌患者检出时即为晚期。目前该病缺乏有效的早期筛查手段,同时临床治疗效果较差,已经成为严重威胁妇女健康的重大疾病。借助卵巢癌动物模型开展相关研究工作,是阐明其发病机制或者筛选有效的诊断、治疗措施的重要手段。目前,按照制备方法分类,该疾病模型主要分为有自发型、诱发型、移植型、基因干预型等四类造模方法。该模型所选择的动物主要有小鼠、大鼠、鸡、东方田鼠、长爪沙鼠等。本文结合近年来的文献报道,综述了卵巢癌动物模型制备方法,并介绍了各种方法制备的动物模型的评价标准及主要特点。     

斑马鱼作为骨骼疾病模型的研究进展

斑马鱼作为一种优良的动物模型已被广泛应用于人类相关疾病机理及药物筛选的研究。由于斑马鱼骨骼发育过程和调控机制与哺乳动物高度保守,目前已成功构建斑马鱼骨骼疾病模型。本文首先介绍斑马鱼骨骼发育过程和分子调控机制,并对斑马鱼模型骨骼研究的基本方法及在骨骼药物筛选中的研究现状进行分析和总结,以期对斑马鱼作为骨骼疾病模型进行药物筛选或基础研究提供参考。     

基因编辑动物模型在人类疾病研究中的应用

近年来,随着以CRISPR/Cas9为代表的多种CRISPR系统的开发和不断改进,基因编辑技术逐渐完善,并广泛应用于人类疾病动物模型的制备。基因编辑动物模型为人类疾病的发病机理、病理过程以及预防和治疗等方面的研究提供了重要的素材。目前,用于人类疾病研究的基因编辑动物模型主要有小鼠、大鼠为代表的啮齿类动物模型和以猪为代表的大动物模型。其中啮齿类动物在机体各方面与人类差别较大,且寿命短,无法对人类疾病的研究和治疗提供有效评估和长期追踪;而猪在生理学、解剖学、营养学和遗传学等各方面与人类更接近,是器官移植和人类疾病研究领域重要的动物模型。文中主要介绍了基因编辑动物模型在神经退行性疾病、肥厚心肌病、癌症、免疫缺陷类疾病和代谢性疾病等5种人类疾病研究中的应用情况,以期为人类疾病研究及相关动物模型的制备提供参考。     

非洲爪蟾GATA-1转录因子与爪蟾发育

GATA－1是GATA结合蛋白（GATA－binding protein）家族的成员之一,正向调节红细胞特异性基因的表达,是红系终末分化所必需的因子。与其他物种不同的是,非洲爪蟾GATA－1转录因子具有两业型,两者结构极为相似,但存在功能上的差异,非洲爪蟾GATA－1转录因子在爪蟾发育过程中起着重要的调节作用。     

乙酰胆碱受体α4β2亚型在非洲爪蟾卵母细胞中的表达

通过建立乙酰胆碱受体α4β2亚型(α4β2 nAChR)在非洲爪蟾卵母细胞中的表达模型,以便以α4β2 nAChR为作用靶点进行药物筛选。将乙酰胆碱受体亚基基因α4、β2体外转录获得的cRNA,通过显微注射的方法注入非洲爪蟾卵母细胞,并对该受体的表达情况进行检测。结果显示,乙酰胆碱受体α4β2亚型在蛙卵细胞中获得了有效表达,记录到典型的ACh配体门控的离子通道内向电流。     

热带爪蛙LAP家族基因在胚胎早期发育中的表达图式

LAP家族蛋白含有特征性的富含亮氨酸的重复序列和PDZ结构域.在脊椎动物和无脊椎动物中,LAP家族基因在细胞极性、上皮组织的动态平衡与肿瘤抑制等的调控中具有重要作用.在脊椎动物中,这一家族基因包括4个成员：densin,erbin,scribble和lano.本研究根据热带爪蟾（Xenopus tropicalis）的基因组与EST序列,推测了其LAP家族的4个基因,克隆了其基因片段并研究了它们在胚胎发育中的表达图式.爪蛙的LAP蛋白在结构上与其他脊椎动物中的同源蛋白相似.这4个基因均有母源性表达,在卵裂期胚胎动物极细胞中表达较强,到原肠胚期在动物帽细胞中可检测到.在胚胎发育晚期,这些基因在上皮细胞中表达较广,包括神经上皮、耳泡、视泡和前肾.上述结果表明,LAP基因可能参与调控爪蛙早期发育中的上皮细胞极性和形态发生.在爪蛙胚胎头部,erbin和lano具有相似的时空表达图式,这表明二者在体内的功能可能是相关的.     

孤独症谱系障碍动物模型研究进展

孤独症谱系障碍(austim spectrum disorder,ASD)近来全球发病率不断升高,但该病的病因及发病机制尚未明确,从动物模型出发探索疾病的病因及发病机制是必然趋势。国内对本病的认识及动物模型研究相对滞后,国际上ASD动物模型可大概分为基因遗传模型、特发性动物模型及调控环境因素动物模型三大类,其中基因遗传模型较多,但研究针对性过强;特发性模型中的BTBR模型及调控环境因素模型中的丙戊酸诱导模型能够较好地呈现ASD典型临床症状及部分病理学特征,为当前主要应用模型。ASD的研究尚缺乏完整符合结构有效性、表面有效性、预测有效性的理想动物模型。     

Sox1基因在爪蟾早期发育中的时空表达图式

克隆了非洲爪蟾的Sox1基因并研究了它在非洲爪蟾早期发育过程中的时空表达图式，比较了Sox1—3基因在发育的脑和眼中的表达图式。序列比对分析显示Sox1—3蛋白在其HMG框结构域具有高度的保守性。通过RT-PCR方法分析了Sox1基因在爪蟾早期不同发育时段的表达情况，结果显示Sox1基因从未受精卵到尾芽期均有表达，但表达强度有所差异。原位杂交结果显示，在早期卵裂阶段和囊胚期，Sox1基因主要在动物极表达；从神经板期开始，Sox1基因主要在中枢神经系统和眼原基中表达。在蝌蚪期，Sox1与Sox2、Sox3在脑部和眼睛的表达区域有所不同。对于爪蟾Sox1基因时空表达图式的研究将有助于阐明SoxB1基因家族在脊椎动物神经系统发生过程中的作用。