。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可,根据 提供(未经同行评审认证)是作者/资助者,他已授予 bioRxiv 永久展示预印本的许可。它是此预印本的版权持有者,此版本于 2024 年 5 月 2 日发布。;https://doi.org/10.1101/2023.12.18.572096 doi:bioRxiv 预印本
摘要 乙酰胆碱 (ACh) 是周围神经系统 (PNS) 和中枢神经系统 (CNS) 的重要神经递质,它通过烟碱型乙酰胆碱受体 (nAChR) 和毒蕈碱型乙酰胆碱受体 (mAChR) 发出信号。在这里,我们探讨了三个 nAChR 亚基 chrna3 、 chrnb4 和 chrna5 的表达模式,它们位于进化保守的簇中。在多种脊椎动物中,这种紧密的基因组定位可能表明共同功能和/或共同表达。通过新型转基因斑马鱼系,我们观察到 PNS 和 CNS 内广泛表达。在 PNS 中,我们观察到 chrna3 tdTomato 、chrnb4 eGFP 和 chrna5 tdTomato 在肠道神经系统中的表达; chrna5 tdTomato 和 chrnb4 eGFP 位于侧线的感觉神经节中;而 chrnb4 eGFP 位于耳朵中。在中枢神经系统中,chrnb4 eGFP 和 chrna5 tdTomato 的表达出现在视网膜中,这三种基因均在大脑的不同区域表达,其中一部分 chrna3 tdTomato 和 chrnb4 eGFP 细胞被发现是投射到侧线的抑制性传出神经元。在脊髓内,我们在运动网络内识别出表达 chrna3 tdTomato、chrnb4 eGFP 和 chrna5 tdTomato 的不同神经元群,包括表达 dmrt3a 的中间神经元和表达 mnx1 的运动神经元。值得注意的是,每个半节段的三到四个初级运动神经元均被 chrna3 tdTomato 和 chrnb4 eGFP 标记。有趣的是,我们在每个半节段中发现了一个 sl 型次级运动神经元,该神经元强烈表达 chrna5 tdTomato 并同时表达 chrnb4 eGFP。这些转基因系为 nAChRs 在运动网络中的潜在作用提供了见解,并为探索它们在整个神经系统一系列组织中尼古丁暴露和成瘾的作用开辟了途径。
抽象蛋白质相互作用网络对于复杂的细胞过程至关重要。然而,在高度专业的细胞和组织中阐明发生的蛋白质相互作用具有挑战性。在这里,我们描述了整个斑马鱼中依赖性生物素标记的新方法的开发和应用。使用有条件稳定的GFP结合纳米病毒将生物素连接酶靶向感兴趣的GFP标记的蛋白,我们使用现有的GFP标记的转基因斑马鱼线显示了组织特异性的蛋白质组学分析。我们证明了这种方法的适用性,称为Blitz(标记的斑马鱼中的生物素标记),在不同的细胞类型(如神经元和血管内皮细胞)中。我们应用了这种方法来识别骨骼肌中洞穴外套蛋白的相互作用。使用此系统,我们为密切相关但功能上不同的cavin4和cavin1蛋白定义了体内肌肉细胞内的特定相互作用网络。
在目前的临床前抗肿瘤研究中,普遍缺乏能够快速高效筛选有效抗肿瘤药物的体内模型。斑马鱼作为与人类基因相似度高达 87% 的物种,已被广泛用于模拟人类疾病,被认为是研究癌症发展、增殖和转移的替代经济模型。斑马鱼肿瘤异种移植模型已被有效用于各个层面的癌症药物开发,包括靶标验证和可能参与肿瘤调控的长链非编码 RNA (lncRNA) 的高通量筛选。在这篇综述中,我们全面概述了斑马鱼作为癌细胞生长、迁移、抗肿瘤免疫治疗和抗肿瘤药物筛选的体内模型。此外,一些活性 lncRNA 的调控机制已被确定在癌症的发病机制中发挥作用,但仍有必要利用高效的斑马鱼模型来筛选和进一步了解这些分子在肿瘤发展和迁移中的作用。目前的抗肿瘤疗法受到严重毒性和多药耐药性的限制。迫切需要经济高效的体内研究工具来提高我们的理解并克服这些问题。本文综述了使用斑马鱼模型进行抗肿瘤研究的不同目的。我们讨论了斑马鱼在癌细胞增殖和转移、识别信号通路、癌症药物发现和治疗开发以及毒性研究中的应用。最后,本综述强调了该领域的局限性和未来方向,以有效利用斑马鱼作为癌症治疗开发的高效模型。
摘要:自闭症谱系障碍(ASD)是一种神经发育障碍,其特征是社会互动和沟通,焦虑,多动症和兴趣仅限于特定受试者的障碍。除了遗传因素外,多个环境因素与ASD的发展有关。动物模型可以作为了解ASD复杂性的关键工具。在这项研究中,通过将胚胎暴露于替代后的4至48 h,将胚胎暴露于丙戊酸(VPA),从而在斑马鱼中开发了一种ASD的化学模型,并将其饲养到鱼水中的成人阶段。首次将行为分析和神经递质概况的综合方法用于确定在幼虫和成人阶段对早期暴露于VPA的影响。幼虫显示出多动症,视觉和振动逃生反应的降低,以及谷氨酸升高和乙酰胆碱和去甲肾上腺素水平的降低,神经递质的变化。来自VPA处理的胚胎的成年人表现出受损的社会行为,其特征是较大的浅滩尺寸和对其种类的兴趣减少。神经递质分析显示,大脑中多巴胺和GABA水平显着降低。这些结果支持该模型对ASD研究的潜在预测有效性。
斑马鱼胰腺的特征,与胰岛功能和建模斑马鱼的糖尿病相关的特征已成为了解器官发育和组织再生的强大模型。它也已被广泛应用于糖尿病研究和化学生物学领域。像哺乳动物胰腺一样,斑马鱼胰腺主要由外分泌和内分泌细胞组成[1]。在外分泌胰腺中,导管细胞逐渐形成腔内结构,以促进由腺泡细胞分泌的消化酶的转运,从而向肠道分泌。内分泌细胞聚集在一起,并构造了名为胰岛的细腻组织结构。Within the islets, there are several endocrine cell types, including insulin-secreting β -cells, glucagon-secreting α -cells, somatostatin-secreting δ -cells, ghrelin-secreting ε -cells, and in zebra fi sh also glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP)-secreting cells.此外,斑马鱼胰腺是一种高度血管化器官,具有大量的血管内部细胞,平滑肌细胞和周细胞[2,3]。胰岛脉管系统对于维持全身葡萄糖稳态至关重要,因为它使胰岛细胞能够感知血糖水平。因此,它参与调节胰岛细胞的旁分泌/自分泌作用,并在调节胰岛素和胰高血糖素分泌的平衡。
图 1. NAD + 生物合成和补救。生物体 NAD + 来自饮食前体来源,以蓝色矩形背景表示。NAD + 前体通过犬尿氨酸(黄色)和 Preiss-Handler(橙色)生物合成途径流动或被纳入补救途径(灰色)。大部分细胞 NAD + 来自补救途径。NAD + 被 PARP 和 sirtuins 等酶作为底物(补救途径中的星号)消耗。KYNU、HAAO 和 NADSYN1 基因的功能丧失突变(编码生物合成途径中的酶)导致 NAD + 耗竭和 CNDD。
1 巴塞尔大学生物中心,瑞士巴塞尔 4056。2 华盛顿大学电气与计算机工程系,美国华盛顿州西雅图 98195。3 华盛顿大学 Paul G. Allen 计算机科学与工程学院,美国华盛顿州西雅图 98195。4 Allen 细胞谱系追踪发现中心,美国华盛顿州西雅图 98195。联系方式:madalena.pinto@unibas.ch (MMR-P.);alex.schier@unibas.ch (AFS)
生物电是存在于所有细胞中的一种基本生物物理现象,通过调节神经信号传导、模式形成和癌症抑制等过程,在胚胎发生过程中发挥着至关重要的作用。精确监测生物电信号及其在整个发育过程中的动态变化对于增进我们对高等生物的了解至关重要。然而,缺乏适合在早期发育过程中绘制生物电信号的技术,极大地限制了我们解释这些机制的能力。为了应对这一挑战,我们在斑马鱼中开发了一个 Ace2N-mNeon 表达文库,该文库在受精后 4 小时到受精后至少 5 天内表现出膜定位,并在整个发育过程中在多种细胞类型中广泛表达。我们验证了该文库用于研究生物电变化的用途,通过电压成像记录不同发育阶段的神经元和心肌细胞中的信号。通过这种方法,我们发现了早期胚胎发生过程中同步神经元活动的证据,并观察到随着发育的进展,心肌细胞中的电压动态更快。我们的结果表明,Ace2N-mNeon 库是发育生物电研究的宝贵工具,支持电压成像和荧光寿命成像 (FLIM) 等先进技术。这些方法能够在整个发育过程中对不同细胞类型的生物电信号进行非侵入性、动态监测,大大超越了当前电生理技术的能力。
摘要:斑马鱼是一种成熟的研究生物,为我们理解脊椎动物组织和器官的发育做出了许多贡献,但我们对调节性腺发育、性别和生殖的基因的理解仍然存在重大差距。与许多器官(如大脑和心脏)在发育的最初几天内形成的发育不同,斑马鱼性腺直到幼虫阶段(受精后 ≥ 5 天)才开始形成。因此,正向遗传筛选已确定了极少数性腺发育所需的基因。此外,识别性腺中表达基因的大量 RNA 测序研究没有足够的分辨率来定义可能在这些器官的发育和功能中发挥重要作用的小细胞群。为了克服这些限制,我们使用单细胞 RNA 测序来确定从幼年斑马鱼卵巢中分离的细胞的转录组。这得到了 10,658 个生殖细胞和 14,431 个体细胞的图谱。我们的生殖细胞数据代表了从生殖系干细胞到早期减数分裂卵母细胞的所有发育阶段。我们的体细胞数据代表了所有已知的体细胞类型,包括卵泡细胞、卵泡膜细胞和卵巢基质细胞。进一步分析发现,在这些广义的细胞类型中,存在数量出乎意料的细胞亚群。为了进一步确定它们的功能意义,我们确定了这些细胞亚群在卵巢内的位置。最后,我们使用基因敲除实验来确定 foxl2l 和 wnt9b 分别对卵母细胞发育和性别决定和/或分化的作用。我们的结果揭示了斑马鱼卵巢发育和功能的新见解,转录组谱将为未来的研究提供宝贵的资源。