利用果蝇模式动物来研究人类遗传疾病

发布时间:2020-06-19

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人类的遗传性疾病,在过去,一直是无解的问题。比方说,如果我们想对病人进行药物治疗,在筛选药物方面,又不能直接用病人来测试。即便有病人自愿测试,筛选药物的效率也不高,而且风险很大。

所以,人类遗传疾病药物的发展一直很缓慢。尔后,拜现代生物科技之赐,科学家们将人类致病的基因,转殖至动物,使该基因转殖动物来模拟人类的遗传疾病 (图一)。
经过大量繁殖这些疾病模式动物,就可以拿来这些「模式动物」来测试多种药剂。经过模式动物的测试,有改善疾病的药物,且毒性少的药物,便可以进入临床试验。这可以大大提高药物筛选的效率,减低药物筛选的风险。

基于过去近两百年的研究背景,果蝇奠定了深厚的遗传基础。果蝇模式动物,基于过去完善的遗传背景研究,近年来,许多人类的遗传疾病基因,纷纷转移至果蝇或老鼠等动物,进行各项研究,包括寻找可能治疗疾病的药物,或是研究整个疾病致病的分子机转等。线虫模式动物,因为基因转殖的效率较高,也常被拿来做各项基因的研究。但相对于线虫,果蝇拥有眼睛、脚等构造,较似人类。老鼠为哺乳类动物,目前是最流行的似人类模式动物。但由于老鼠的生命週期相当长(大约3~4年),相对于果蝇而言(大约60天),比较不利于研究跟寿命有关的实验。尤其是当我们在评估一个疾病的严重性时,基因转殖模式动物寿命的长短,是一个很重要的评估标準。

目前模式动物带有人类遗传疾病有,帕金森氏症 (Meredith et al., 2008; Zigmond and Stricker, 1984),阿兹海莫症 (Sommer, 1998; Woodruff-Pak, 2008)(图二),肌肉萎缩症等 (Hsieh-Li et al., 2000)。尤其是肌肉萎缩的模式老鼠,是由台湾本土研究员,所製造世界第一只的基因转殖鼠。

利用果蝇模式动物来研究人类遗传疾病

图一 人类遗传疾病动物模式的建立

将人类致病的基因,转殖至动物,建立模拟人类遗传疾病的模式动物(Animal Model)。以便科学家们研究该疾病的致病机转,甚至进行药物治疗。图中的模式动物,由左而右分别是,果蝇、线虫和老鼠。

利用果蝇模式动物来研究人类遗传疾病

图二 利用果蝇複眼研究人类神经退化性疾病之A-D 为果蝇複眼之扫瞄式电子显微镜图片。A, B 为野生型果蝇複眼。有非常规则的六角蜂窝状排列。 C, D 将疑似导致阿兹海莫症的超磷酸TAU蛋白,表现在果蝇的複眼,造成不规则且粗糙的複眼形态。标準尺 200 μm (C), 20μm (D)。


参考资料
1. Hsieh-Li, H. M., Chang, J. G., Jong, Y. J., Wu, M. H., Wang, N. M., Tsai, C. H. and Li, H. (2000). A mouse model for spinal muscular atrophy. Nat Genet 24, 66-70.
2. Meredith, G. E., Totterdell, S., Potashkin, J. A. and Surmeier, D. J. (2008). Modeling PD pathogenesis in mice: advantages of a chronic MPTP protocol. Parkinsonism Relat Disord 14 Suppl 2, S112-5.
3. Sommer, B. (1998). Recent advances in transgenic model development for Alzheimer’s disease. Expert Opin Investig Drugs 7, 2017-25.
4. Woodruff-Pak, D. S. (2008). Animal models of Alzheimer’s disease: therapeutic implications. J Alzheimers Dis 15, 507-21.
5. Zigmond, M. J. and Stricker, E. M. (1984). Parkinson’s disease: studies with an animal model. Life Sci 35, 5-18.


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