斑马鱼——脑创伤治疗药物的高通量筛选

摘要：每年全世界受创伤性脑损伤（TBI）疾病影响的约有1000万人口，是儿童和青少年死亡和残疾的主要原因。而由于该疾病的复杂性和异质性，使在动物TBI模型中被确定是有效的、有前途的神经保护药物到了临床都以失败告终。本文介绍了一种应用斑马鱼进行药物高通量筛选的评价体系，希望借助其独特优势进行临床前药物的相关验证，加大临床试验的成功率。

每年全世界受创伤性脑损伤（TBI）疾病影响的约有1000万人口，是儿童和青少年死亡和残疾的主要原因。高患病率和对潜在的年生产能力的影响，都使TBI成为了重要的公共卫生问题。而由于各个子类的复杂性（例如协调和弥漫性损伤类型）和异质性，使其有效治疗方法的研究一直难以实现。初次损伤后的继发性损伤机制已被证明是非常复杂的，涉及多个相互关联的细胞信号途径，包括兴奋毒性损伤，血管损伤，自由基形成和炎性信号传导级联等，其有效方法的缺乏大大加重了社会和医疗的负担。

从药物开发开始计算，临床前评价可能是漫长和昂贵的。在过去的三十年中，大量的动物模型被开发来研究人类TBI的各个方面，以便更好地理解其病理生理学进而找到潜在的治疗方法。但是，在动物TBI模型中被确定是有效的、有前途的神经保护药物到了临床都以失败告终。在这方面，斑马鱼可以借助其独特优势进行临床前药物的相关验证，加大临床试验的成功率。作为模式生物，斑马鱼胚胎可以通过碳水化合物的摄取在96孔板中生存，这一特点使其非常适用于高通量药物筛选。

▲斑马鱼大脑结构

开发合适的脑损伤动物模型是研究TBI病理生理学和潜在疗法的关键，虽然大多数TBI动物模型都是啮齿类动物，但是用斑马鱼来建立神经病理学疾病模型也与日俱增。不仅是由于斑马鱼和人的高同源性，其脑结构和信号传导途径之间的进化也十分保守。而且，斑马鱼还有报价低、快速、胚胎透明的优点，体外受精和发育也使遗传操作变得简单。最重要的是，斑马鱼还表现出了其在表达和参与突触神经传输功能受体的高同源性。

▲斑马鱼轴索完好

兴奋毒性是引起脑创伤继发性损伤的主要原因，常见的症状有轴索损伤、细胞死亡和突触功能障碍。这项研究的目的是开发、鉴定和验证相关的斑马鱼脑损伤研究模型，使其用于减少继发性损伤候选药物的快速筛选上，该文章发表在《Zebrafish》上，文章标题：“A Model of Excitotoxic Brain Injury in Larval Zebrafish: Potential Application for High-Throughput Drug Evaluation to Treat Traumatic Brain Injury”

此斑马鱼损伤模型用谷氨酸诱导兴奋毒性，并用滴定法建立了斑马鱼剂量标准。使用两种在哺乳动物上得到验证的抑制剂来证明的哺乳动物和斑马鱼神经病理生理学之间的一致性。采用高通量自动化行为分析系统来评价治疗前和治疗后的自发活动。此外，还重点评价了损伤细胞在大脑中的分布并使用转基因系斑马鱼来定量幼鱼体内的凋亡细胞。