编者按

当前，在功能性食品、化妆品及生命科学等研究领域，斑马鱼兼具胚胎透明、发育迅速、与人类基因同源性高达87%，且具有高通量、操作便利、成本低等特性，能完整呈现产品吸收、分布、代谢、排泄等全过程，有效适配多种研究技术，因此，正成为一个越来越“能打”的科研必备工具。与此同时，随着转录组、蛋白组、代谢组等多组学技术的快速发展，以及基因编辑技术、AI机器学习、分子对接、单细胞测序等的成熟，斑马鱼研究已从单一表型观察迈入多维度、系统性的机制解析时代。

那么，如何用斑马鱼+多组学发高分文章？本期，我们一起来探究斑马鱼+多组学研究思路的进阶指南，看看如何完成从低分到高分的思路升级路径——

01、斑马鱼研究三步曲

一、疾病建模+表型筛选：从“看见”到“高通量发现”体系

基于斑马鱼开展疾病建模+表型筛选研究，这是最基础的研究范式，但也是所有高级研究的起点。这一范式一般可发表IF2-5分的研究文章，其重点在于建立稳定的斑马鱼模型并开展表型筛选。

在斑马鱼疾病建模方面，有灵活多样的策略，主要分为斑马鱼疾病模型、物理损伤模型和化学暴露模型等——

1. 斑马鱼疾病模型：利用斑马鱼基因编辑技术，构建罕见病、肿瘤等各类疾病模型，不仅可以在斑马鱼中实现相关的基因敲除或敲入，来有效模拟人类罕见病或遗传疾病，快速验证各类疾病候选基因的功能，并揭示发病机制，也可以快速测试大量化合物对疾病表型的影响，筛选出潜在的治疗药物。例如，在巴氏综合征研究中，通过敲除或抑制ABHD18基因，缓解了斑马鱼模型中的线粒体功能障碍，为基因治疗提供了新靶点；通过编辑MED14基因，发现其与VACTERL综合征的关联，为罕见病的分子诊断提供了新线索。

图2

2. 斑马鱼物理损伤相关模型：通过构建斑马鱼尾鳍切断、脊髓横断、创伤性脑损伤等模型，可以利用物理手段对斑马鱼进行损伤，为研究组织再生、炎症与免疫研究、药物筛选与评价、毒理学研究等提供了有力的支持。已有研究发现，斑马鱼的免疫系统能精准识别损伤信号，通过释放il-1β、tnf-α等炎症因子来调节炎症进程，促进组织修复，为研究炎症与再生的相互作用提供了重要线索。

3. 斑马鱼化学暴露相关模型：通过构建斑马鱼急性毒性、亚慢性毒性、慢性毒性、发育毒性与致畸性评价、神经毒性、免疫毒性、生殖毒性等模型，来观察化学物质对斑马鱼体重、体长、死亡率及器官病理变化等的影响，评估化学物质的发育、神经、内分泌等多系统毒性，为化学物质毒性评估、机制研究及环境健康风险预测提供了重要工具。例如，已有研究系统阐明了53种化学物质对斑马鱼胚胎胰腺功能的影响机制，揭示了不同化学物质对胰腺发育、糖调节和疾病相关通路的独特影响。

此外，在表型筛选方面，借助斑马鱼胚胎透明等特性，可进行心脏形态、体节发育、色素沉着等形态学的高通量评价；借助环特实验室等研发的斑马鱼高通量行为分析系统、斑马鱼全景成像系统、斑马鱼高通量工作站、斑马鱼高通量2D行为分析系统及斑马鱼成幼鱼3D行为分析系统等，可用于斑马鱼成鱼/幼鱼神经疾病、运动能力等相关行为实验运动轨迹追踪、数据采集，开展前沿科学研究。

二、基因功能+信号通路解析：从“相关性”到“深入机制验证”

当有了明确的斑马鱼表型，下一步就是回答“为什么”。斑马鱼作为研究基因功能的理想平台，其优势在于时空特异性的操作与多维表型检测；在此基础上，引入单细胞测序和空间转录组等技术加持，研究者能够解析斑马鱼脑、肝、肾等器官的细胞图谱，发现新的细胞亚群并追踪细胞命运转变。这一范式一般可发表IF5-8分的研究文章，核心是把组学数据与斑马鱼功能验证形成闭环。

其中，斑马鱼在基因功能解析上的相关研究可以实现——

1.组织特异性基因功能解析：利用组织特异性启动子驱动Cre重组酶或CRISPR/Cas9系统，并结合斑马鱼成像技术，精确揭示基因在发育或疾病中的时空动态；

2. 细胞移植实验：通过将突变体细胞移植到野生型宿主，区分细胞自主与非自主效应；

3. 药理学与遗传学结合：在特定遗传背景下，可以使用小分子抑制剂或激动剂，来验证mTOR等信号通路的功能；

4. 反向遗传筛选：以行为表型为起点，筛选异常个体，再通过全基因组测序或转录组分析反向鉴定关键基因。

图3

三、药物/产品筛选 + 安全性评价：从“经验尝试”到“高通量筛选评价”

斑马鱼作为高通量筛选模型，结合了低成本、高效率和生理相关性等优势，在药物研发、毒性评估、功能性食品开发、环境毒理学等领域发挥着重要作用，是连接体外实验和哺乳动物模型的重要桥梁，并经历了从传统的“经验尝试”到“高通量筛选评价”的演变。这一范式一般可发表IF8-12分的研究文章，关键是通过整合多组学数据，构建“化学暴露 → 分子网络扰动 → 宏观行为/发育表型”的完整研究链。

早期依赖人工观察和经验判断，通过少量样本进行初步评估，缺乏标准化流程和量化指标；随着AI、基因编辑、斑马鱼成像等新技术的发展，越来越多的研究开始关注药物及产品作用机制、毒性通路等，不仅可以实现大规模、快速、精准的药物及化妆品/功能性食品及其原料的筛选、功效与安全性评价，大幅提高筛选效率，降低研发成本，也能更准确地预测其在人体中的效果和安全性，加速药物/产品从实验室到临床的转化。已有化妆品品牌和原料商，基于斑马鱼模型评估护肤品对呼吸道粘膜的刺激性。

其中，斑马鱼在产品研发与评价的研究过程中，可以实现——

1. 高通量筛选：将斑马鱼胚胎阵列式暴露于化合物库或中药提取物，利用斑马鱼自动化成像技术、CMap数据库等，来筛选抗肿瘤、抗炎、神经保护等药物活性成分，通过检测胚胎或幼鱼的形态、行为、基因表达等变化，快速识别有效化合物，并评估其功效或安全。例如，已有研究依托斑马鱼高通量筛选模型，从近4000种天然产物中快速筛选出中药来源的秦皮素等高效解毒成分，首次揭示其通过调控p53-FoxO信号通路发挥解毒作用，并搭建了“斑马鱼模型+天然产物”的快速转化体系，成果登顶工程领域顶刊《Engineering》。

2. 毒性评估及环境毒理学研究：可以利用斑马鱼评估化学物质、药物、纳米材料等的急性毒性、发育毒性、神经毒性等，通过LC50、畸形率、行为异常等指标判断毒性强度；也可以利用斑马鱼来检测农药、重金属、内分泌干扰物等环境污染物对生物体的影响，并结合转录组学、行为学等分析评估环境风险。其分层研究策略一般可以先做急性暴露测致死率，再做亚急性或慢性暴露，系统评价其发育毒性、神经毒性、内分泌干扰等。

3. 功能性食品及化妆品筛选评价：斑马鱼模型可快速筛选功能性多糖、植物提取物等功能性食品中的活性成分对免疫调节、代谢稳态、肠道健康等的作用，加速功能性食品的研发进程，也可以用于评估化妆品的祛斑、美白、抗氧化等功效。

图4

02、高分必备：多组学整合研究

近年来，通过斑马鱼结合基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等，开展多组学整合研究，已成为高分研究文章的标配。利用主成分分析（PCA）、聚类分析等方法，将不同组学数据降维和关联，并结合斑马鱼、细胞实验、大小鼠、类器官模型等，不仅可以提升研究的深度和广度，可以揭示从基因到表型的完整调控网络，弥补单一组学分析的局限性，而且，多组学数据相互验证，可以增强研究结果的可靠性，发现单一组学难以捕捉的复杂机制，为科学研究提供了有力支持。

图5

1. 多组学研究用于疾病机制研究：如阿尔茨海默病研究中，整合转录组、代谢组和微生物组数据，发现肠道菌群-代谢物-脑轴在疾病中的作用，为治疗提供新靶点；

2. 多组学研究用于肿瘤免疫治疗：结合单细胞转录组、空间转录组和蛋白质组数据，构建肿瘤微环境模型，预测免疫治疗响应，指导个性化治疗；

3. 多组学研究用于神经科学研究：通过基因组、表观组和转录组整合，揭示神经干细胞分化调控机制，为神经系统疾病治疗提供理论支持。

当然，想要发表高分文章最关键的是，要具备创新性、严谨性及临床或应用价值。比如，提出新的多组学整合方法或发现独特的生物学机制，突破传统研究框架，并通过严格的数据质量控制、合理的统计分析和充分的实验验证，确保研究结果的科学性，可以对疾病诊断、治疗或生物技术领域具有实际意义，推动科学研究的发展。

近年来，作为健康美丽产业CRO服务开拓者与引领者、斑马鱼生物技术的全球领导者，环特生物自主建立了以细胞、类器官、斑马鱼、哺乳动物、皮肤外植体和人体临床为特色的多维生物技术解决方案，可以开展健康美丽CRO服务、科研服务、智慧实验室搭建三大业务，助力斑马鱼+多组学研究，欢迎来电咨询——173 6453 1293迟先生！