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新的斑馬魚研究模式

中央研究院細胞與個體生物學研究所特聘研究員吳金洌博士和他的研究團隊,最近建立一個新的研究模式。新模式選用的動物是斑馬魚,研究內容是與消化道有關的疾病。
 
 
 
中央研究院細胞與個體生物學研究所特聘研究員吳金洌博士和他的研究團隊,最近建立一個新的研究模式。新模式選用的動物是斑馬魚,研究內容是與消化道有關的疾病。操作方法則是透過螢光基因和基因轉殖技術,培育出特定器官會發出螢光的斑馬魚,以便研究者能在活著的斑馬魚身上直接觀看器官的發育與病變。

啟動子是重要關鍵

斑馬魚是脊椎動物,在胚胎及幼魚階段全身透明,肌肉、心臟、肝臟、腸道、血管、血球和內臟在解剖立體顯微鏡下清楚可見。牠的發育過程、器官構造、生理功能、基因結構等都與哺乳類動物非常相近,因為具備了這些特徵,所以被選為這個研究的模式動物。

研究團隊首先在培育「螢光基因魚」的技術上,多加一個限定發光部位的操作。培育「螢光基因魚」的時候,可從水母身上取得「綠色螢光蛋白」(green fluorescent protein, GFP)基因,透過基因轉殖技術,注入魚胚胎,經培育、篩選,就可得到發出綠色螢光的魚。

當研究人員決定從肝臟疾病的研究模式著手後,就開始準備培育「只有肝臟發光,其他部位不發光」的斑馬魚。不過,在進行培育以前,必須先找到只會在肝臟細胞內啟動的「啟動子」。因為「啟動子」是一個重要的基因序列,沒有它基因就無法表現,而且特定的基因要由特定的「啟動子」啟動。這種關係,有如開關和家電用品的關係一樣,如果開關沒打開,電氣用品就無法啟動。

研究人員終於找到一個只在肝臟表現的基因─肝臟型脂肪酸結合蛋白(簡稱L-FABP)。於是透過基因選殖技術,先把這個基因的「啟動子」選殖出來,然後接上「綠色螢光蛋白」基因,再經由基因轉殖、注入魚受精卵、培育、篩選等程序,最後得到只在肝臟發出綠色螢光的斑馬魚。

肝臟病變的研究模式

當研究人員用酒精浸泡肝臟發光的斑馬魚後,肝臟上的螢光減弱了,這是肝臟細胞功能受損的表現,因此確定這個模式可做為研究肝臟細胞功能的指標。而腸道、胰臟和肝臟一樣,都是由內胚層發育出來的,若能找到只在腸道或只在胰臟啟動的啟動子,就可依相同模式研究腸道或胰臟。

接著研究人員又把L-FABP的啟動子,接上C型肝炎病毒中具有致癌性的HCV核心蛋白,經過基因轉殖等程序後發現,斑馬魚肝臟逐漸出現形成肝癌的3大變化,也就是脂肪肝、纖維化,以及肝癌形成,因而確信這個模式也可用來研究肝癌的機制。

至於外來的有害物質對病變的影響有多嚴重呢?等HCV核心蛋白表現在肝臟後,再用一個傷肝的化學物質處理,可發現肝病變的時間縮得極短。這就表示,發生病變的肝臟若被傷肝物質入侵,肝病會急速惡化,而這也是肝炎患者必須特別注意飲食與環境的證明。
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