L'anguille et le chat (鰻與貓): September 2007

Sunday, September 30, 2007

「發展鰻魚為實驗動物模式」

動物模式指在動物身上進行生物、行為之研究成果，及在動物產生的先天或誘發性病理變化，在人類或另種動物有類似現象，以作為參考，此稱為動物模式。要選擇最適當的動物模式並不容易，需要從多重因素去考量，然後再做整體的評估，才能作成較佳的選擇。動物模式的選擇原則，一般而言要考慮以下幾項因素：
1. 確定主要問題：
要先確定此動物模式針對的主要問題為何。
2. 選擇適合的動物品種：
選擇適合的動物品種需考慮以下幾項因素：
(a) 針對動物因素之考量
─來源：來源是否容易取得
─壽命：如壽命過長，研究所需時間亦會加長
─飼養需求及條件
─人員操作之方便性：如容易抓取
─環境之適應力─微生物之了解與控制
─遺傳資訊之了解
─品系之多元化：有近親品系、雜交系、遠親交配種等
─繁殖性狀：是否容易繁殖，胎兒仔數如何
─價格
─生物學特徵之了解：如生理、生化、解剖及組織等之資訊
─人道及道德考量
綜合以上，可以說明人類不適合動物實驗 (人道及壽命等之考量)，而為何大鼠及小鼠在全世界的動物實驗中佔了百分之八十以上，主要因為：來源易、壽命短、體積小、操作易、易飼養與繁殖、環境適應快、微生物、遺傳及生物學資訊皆清楚、價格便宜、能培育出多種近親品系、比較無人道問題等。
但多年來，漸漸地形成一些除了老鼠的模式生物，例如：酵母菌、線蟲、果蠅、斑馬魚等等，這可以從生醫學術期刊大部分論文都不出這幾種模式生物的研究看出其重要性，因為研究者眾多、知識累積快速、研究者易於找到合作研究的對象，更助長了這些模式生物的風行。此外相關的研究資源，如抗體、工具、試劑、標本取得便利，使這些模式生物的Genome information因大型研究機構的投入而得以開發。
目前生物醫學研究單位很多以酵母菌為研究模式或以果蠅為研究對象。因為從酵母菌、果蠅這些種簡單的生物我們才能容易的解析生長與發育的機制，從而了解不正常的生長與發育，尋求控制的方法。模式生物的重要性可以從所謂“Krogh’s principal”略窺一二。August Krogh 是20世紀科學界的傳奇人物，他因微血管的解剖及功能的傑出研究獲得1946年諾貝爾醫學及生理獎。1929年Krogh曾說了下面一段影響深遠的話，「For a large number of problems there will be some animal of choice，or a few such animal，on which it can be most conveniently studied」(一個科學上的難題，總有合適的動物可供實驗研究 )。 “Krogh’s principal”建議我們要尋找某種合適的實驗動物來研究一個科學的難題。然而在今日“基因體”科學的時代，Krogh’s principal有了更新的詮釋。針對一個生物醫學的問題，必須去觀察、研究與實驗多種的模式生物，然後將不同模式生物所提供的資訊，互相比較對照，以求得單一種模式生物無法提供的資訊。

發展以台灣產且具有相當之飼養與產業基礎的鰻魚為實驗動物模式發展，
其生物優點為：
1. 鰻魚是較原始的脊椎動物，在分類上比現有的模式魚斑馬魚更低等。
2. 養殖鰻魚在臺灣容易取得，野生鰻魚也有相當之資源量。
3. 鰻魚之養殖與魚病防治已有相當之基礎。
4. 鰻魚耐惡劣環境與實驗操作，實驗室容易蓄養。
5. 鰻魚體型適中，且其基因組和斑馬魚有高度之相似性(65-85%)，因目前斑馬魚之基因體組序列已被定序完成，可應用於相關起始子(primer)或基因篩選晶片之設計。
6. 鰻魚具特殊之生活史，已有與性別決定、性別分化、成長與生殖啟動關係、成長與變態、血管與循環生理、生殖內分泌、環境污染監測等相關之研究報告可稽。

生物缺點為:
1. 無法在人為環境中完成生活史。
2. 較易受驚嚇，影響攝食。
3. 單一品種但無純品系，個體差異較大。

以鰻魚為研究心血管生理之優勢為:
a), 鰻魚若不下海則性成熟遭抑制，性腺不發育，連帶使體內性類固醇濃度低。故可利用外源激素操控性腺發育，研究性腺發育與血管新生、及性類固醇與心血管生理。
b), 鰻魚具有特化之氣腺 (gas glands)，為一微血管網(rete mibrabile) 主要由血管內皮細胞構成。可發展血管內皮細胞細胞培養系統，從低等動物研究血管內皮細胞生理。
c), 已初步證明類固醇激素對鰻魚血管內皮細胞型態產生改變；C反應蛋白(C-reactive protein, CRP)在鰻魚也已被純化與證明。可發展研究心血管疾病之模式。