首个用斑马鱼鳔研究肺损伤的成果在权威杂志发表

发表于 讨论求助 2020-01-17 15:00:20

摘要:环特生物与浙大柯越海课题组合作,在CellDeath & Disease期刊(影响因子5.4)在线发表了方法学论文。这是首次使用斑马鱼鳔模拟肺泡来研究肺损伤,并第一个发现了急性肺损伤中Shp2在中性粒细胞迁移中的重要性。

 

急性肺损伤(ALI)是各种直接和间接因素导致的肺泡上皮细胞及毛细血管内皮细胞损伤,发展至严重阶段被称为急性呼吸窘迫综合征(ARDS),临床上表现为进行性低氧血症和呼吸窘迫,肺部影像学上表现为非均一性的渗出性病变。

尽管几十年来取得了多项进展,但是急性肺损伤/ 急性呼吸窘迫综合征严重的患者死亡率仍然很高,大约是45%。自1967年刚提出这个定义到2011年于柏林正式建立以来,该疾病的潜在病理机制尚未得到充分的验证,寻求更有效的治疗方法十分关键。




肺泡作为一个在气道末端的气囊,近年来容易受到各种环境致病性的攻击。一些外源性物质如细菌、病毒和空气污染物,进入肺泡微环境后易触发ALI / ARDS。除了宿主本身的防御功能外,中性粒细胞也会通过浸润肺泡和释放颗粒蛋白或活性氧物质来促进ALI / ARDS发生的进程。尽管几十年的动物模型研究中已经证明,当中性粒细胞趋化性、迁移、粘附和跨细胞渗透受损时ALI的症状会得到缓解,但具体机制仍不清楚,部分原因可能是缺乏用于观察肺泡中性粒细胞的便捷的体内动物模型。

 

斑马鱼(Danio rerio)是一种广泛被接受和使用的动物模型,因为其在遗传操作、实时成像和小分子药物高通量筛选上具有独特优势。由于斑马鱼幼鱼的光学透明性,显微注射已广泛应用于斑马鱼实验的基础研究中。此外,还有了可以用于斑马鱼胚胎显微注射的完全自动化的机器系统。基于计算机视觉和运动上的控制,可以用微射线系统执行高速注射。如果可以将斑马鱼用于肺损伤的研究,那么斑马鱼模型将成为肺损伤治疗药物高通量筛选的最佳选择。



 

有趣的是,斑马鱼的鳔作为一个可变的浮力装置,与肺的解剖学结构、形态学发育和转录模式十分相似。此外,在斑马鱼鳔中可找到与人类肺泡表面活性蛋白(surfactant protein)(SP-A、SP-B、SP-C和SP-D)相应的类似物。最重要的是,关于鳔弹性细胞的体外数据证明了该器官作为体内肺损伤修复研究的实用性。然而,在我们的研究之前,没有任何关于使用鳔作为肺部疾病研究的体内模型靶器官的报道。

 


▲脂多糖(LPS)注射鱼鳔(白色虚线区域)迅速引进中性粒细胞(绿色)浸润

 

在这篇文章中,我们要介绍的一个新型和有用的斑马鱼模型,用于研究ALI疾病中的嗜中性粒细胞浸润问题。因为斑马鱼模型的透明性,因此通过成功建立这种鳔模型可以实时检测嗜中性粒细胞在炎症部位的聚集。而且,通过使用这个相对高通量的系统,我们成功地成为了第一个标识出Shp2——在ALI期间中性粒细胞迁移的参与者,并且在ALI小鼠的肺中得到了验证。



▲小鼠肺中得到验证:shp2的抑制能缓解LPS导致的炎症

 

为探讨应用斑马鱼鱼鳔来作为肺损伤模型可行性,我们尝试性地将纳米硅、脂多糖以及Poly-IC分别注射到斑马鱼鱼鳔,发现均可引起不同程度的中性粒细胞炎性浸润及鱼膘病理结构损伤。

 

利用鱼鳔模型,通过抑制剂文库初步筛选,进一步验证干扰磷酸化信号分子可显著缓解脂多糖诱导鱼鳔中性粒细胞浸润及炎性损伤。

 

研究还深入比较了斑马鱼与小鼠急性肺损伤模型病理特征,证明斑马鱼鱼鳔可作为一种在体、快速、便捷肺泡损伤模型,在环境污染与呼吸健康研究领域具有良好运用前景。

 

现在该模型已正式投入市场,欢迎咨询!



【杭州环特生物】中国首家斑马鱼生物技术服务公司(CRO),面向医药、化工、食品、环境等领域,提供药物研发、安全性评价、毒理学研究和生物医学研究等专业服务。




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