「Nature子刊」破浪前行：斑马鱼基因图谱的壮丽篇章

最新发表在《Nature Genetics》的一项研究表明，医学和生命科学的研究人员将受益于迄今为止最全面的斑马鱼遗传数据图谱。该图谱将帮助研究人员更好地研究各种类型的癌症、心脏病和神经退化，并可能促进更多研究人员在实验中取代哺乳动物模型。

https://www.nature.com/articles/s41588-022-01089-w

斑马鱼的历史功绩

斑马鱼是医学和生命科学研究中第二大最常用的动物模型，它是可以用于研究胚胎发育和模拟人类疾病的流行生物。斑马鱼为什么这么受欢迎？斑马鱼模型的普及得益于它的实验优势：它具有方便的基因操作工具和广泛的遗传资源，并且它与人类之间疾病基因和机制的有着高度保守性。斑马鱼像胚胎一样透明生长，并且具有不同寻常的再生特性，这些特性能够让研究人员洞察人类的状况，因此它是研究各种疾病和失调的理想候选者。

迄今为止，科学家们已经使用斑马鱼模型完成了许多具有里程碑意义的研究。斑马鱼在基因组研究中的应用发现了染色质标签、启动子使用的 DNA 编码、DNA甲基化和转录后信使 RNA 调控的调控模式。而斑马鱼单细胞基因组学开创了在发育过程中空间分辨谱系特异性转录组的应用，比较基因组学预测了保守的调控元件及其长程靶基因。此外，利用斑马鱼转基因的易用性，自动化的体内成像和图像处理，可以升级到高通量，提供了所预测疾病相关的人类增强子的验证。

完善斑马鱼的功能注释

可惜的是，到目前为止，它缺乏类似于其他动物模型中的系统功能注释程序。为了解决这个问题，研究人员成立了国际DANIO-CODE联盟，并创建了一个中央存储库来存储和处理斑马鱼发育功能基因组数据。DANIO-CODE 联盟是一个由27个实验室组成的团队，他们共同合作对已发表的开放性数据集进行编目，并采用新产生的数据进行补充。这项工作促成了14万个 DNA 区域参与调节斑马鱼的基因表达。

这项研究抽取了1802个样本，每个样本有数百万个数据点，为转基因育种、发育和疾病的遗传研究提供了最广泛的候选DNA区域。研究的论文于7月4日发表在杂志上，其中详细介绍了一些胚胎发育阶段中涉及的DNA元素，并改进了对斑马鱼和小鼠之间的遗传等价性的理解。

Synteny投影揭示了斑马鱼和小鼠之间表观遗传特征的守恒。图片来源：https://www.nature.com/articles/s41588-022-01089-w

DANIO-CODE 通过以下方式对正在发育的斑马鱼基因组进行功能注释：(1) 收集全球38个实验室的所有已发表和产生的新基因组数据，并规范元数据注释；(2) 创建和维护一个单一数据协调中心 (DCC)，用于斑马鱼基因组数据的持续积累和用户下载；(3) 开发标准化的分析管道，重新映射所有测序数据集；(4) 生成一个集成的轨道枢纽，允许与常见的基因组浏览器可视化。此外，DANIO-CODE对这些数据集进行综合分析，以促进发现、功能元素分类和确定发育动力学特征。最后，在这项研究中，研究人员应用斑马鱼和哺乳动物基因组数据集比较分析的新方法揭示了基因组景观的保守性，并扩大斑马鱼发育基因组学资源的效用。

研究意义与前景

领导这项研究的伯明翰大学发育遗传学教授Ferenc Mueller说：“对斑马鱼基因信息进行编目是一项重大突破，可能会推动未来几年医学和生命科学的一些令人兴奋的发展。”

伦敦帝国理工学院的Boris Lenhard教授和卡罗林斯卡学院的Carsten Daub教授在协调全球50多名研究人员方面发挥了重要作用。由此合作产生的图谱证明了一个自下而上的跨界合作倡议将如何能够为我们的研究界带来影响。

领导了数据整合的Carsten Daub说:”现在，有了我们的新目录，我们离拥有一个完全实现的覆盖人类基因组的地图又近了一步。这种活动将使世界各地的研究人员能够跟上新的治疗方法、药物的步伐，并更好地了解人类和动物疾病。这项广泛的研究将所有单独的数据集整合到一个框架中，使世界各地的研究人员能够解决单独研究无法解决的问题。”

参考资料：

https://phys.org/news/2022-07-largest-genetic-atlas-zebrafish-breakthrough.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。