在俄勒冈州立大学的Sinnhuber水产研究实验室房间两旁坦克装满了成千上万的斑马鱼——银条纹,一到两英寸的生物经常发现在国内水族馆。实验室是罗伯特•Tanguay的域的分子毒理学教授俄勒冈州,斑马鱼的帮助回答的一个最紧迫的问题在环境健康和毒理学:化学混合物对健康的影响是什么?
在毒理学Tanguay率先使用斑马鱼。他的实验室是本研究的前沿,设计新的实验技术和设备,使科学家能够评估多个化学暴露的影响。使用斑马鱼,Tanguay和其他科学家们集中精力研究了为什么某些化学成分的原油泄漏在1989年埃克森·瓦尔迪兹号继续影响鱼类的生存在阿拉斯加的威廉王子湾。斑马鱼,他们也正在学习为什么农药径流影响西北太平洋鲑鱼导航的能力,和深水地平线油井破裂的石油如何影响海洋生物的健康在墨西哥湾。
实验室正在评估数以千计的毒性化学物质用于消费产品。
但斑马鱼研究远远超出化学接触海洋生物的影响。斑马鱼的研究也被用来评估对人类健康的潜在危害的化学炖在美国超级基金网站。Tanguay的实验室正在研究美国环境保护署(EPA),评估使用成千上万的化学物的毒性在无数的消费产品。斑马鱼也证明关键促进我们理解特定化合物如何影响个体基因的表达,维持和影响几乎所有的身体系统。
“有些人仍怀疑人类健康鱼如何模型,“说Tanguay在本月早些时候参观他的实验室。“但在早期发展我们更类似于鱼生活中比其他任何时候。“基因是特别容易受到环境化学物质在早期发展。发生了什么才能为健康在生活的其他方面。
Tanguay和他的同事们的工作尤为重要,因为混合物,从历史上看,化学物质已被评估和监管的一次。然而,在现实中,我们每天都暴露在多种化学物质在我们的生活。因为我们现在知道,环境化学接触能深刻地影响疾病的发展,了解混合物可能影响人类健康的一种紧迫感。
说:“我们生活在一个化学汤琳达·伯恩鲍姆美国国家毒理学规划处主任和国家环境卫生科学研究院(NIEHS)。
斑马鱼已经自1990年代用于遗传建模和筛选,但Tanguay, 1995年做博士后研究员,世卫组织建议他们可能用于毒理学。因为他们是脊椎动物,这些丰富地繁殖的鱼是一个非常有用的模型对理解细胞如何在其他脊椎动物,包括人类,应对环境的化学物质。斑马鱼,进步从半透明的蛋可辨认的小鱼在短短24小时内,非常适合研究化学物质可能会如何影响生物过程在不同的发展阶段。
因为斑马鱼卵子发展之外的母亲,他们可以操纵,Tanguay的实验室设计了隔离鸡蛋检测设备和技术化学物质的影响。在一个实验室,Tanguay向我展示了皮氏培养皿中半透明的斑马鱼鸡蛋,没有比罂粟籽,和thread-fine玻璃针用于提取基因物质。Tanguay的研究人员使用该材料,以确定哪些碱基对——一个在DNA双螺旋的地位——是由一个特定的目标化学品的接触。
从这些斑马鱼可以用来通知人类健康研究。
这些扰动的结果会告诉科学家们如果曝光提示任何身体或健康异常。斑马鱼的基因组已经测序,使科学家们能够识别与特定疾病相关的基因。因为许多斑马鱼基因人类同行,从这些鱼可以用来通知人类健康研究。
通过找出哪些化学目标特定的受体基因,科学家们可以开始连接化学接触健康的影响。斑马鱼发展是随时可见,使科学家们能够识别鱼表型的变化,其物理特性。斑马鱼的快速发展,世代周期短可以查明影响可能很难看到在其他动物。链接化学和物理效应后,科学家然后连接的表型遗传机制,促使其——或者像Tanguay说,“表型与基因型联系起来。”
这些变化可能会导致身体的异常。斑马鱼暴露于某些二恶英,例如,有畸形的椎骨和头骨。二恶英暴露也再生受损受伤的鳍。其他的变化可能会明显神经、认知和行为测试。还有一些人可能会表现出异常繁殖,改变发展时机,或代谢方式的变化和其他身体系统的功能。
斑马鱼是仪器的研究来确定污染的鸡尾酒对鱼类的影响。
斑马鱼是Nat朔尔茨仪器的研究,生态毒理学项目经理在国家海洋和大气管理局的西北渔业科学中心,正在进行调查的影响他所谓的“污染的鸡尾酒”在不同的鱼类,包括西北太平洋鲑鱼和鲱鱼。在化学物质的组合,他的研究是各种燃油化合物,特别是多环芳烃(多环芳烃)和杀虫剂。
利用斑马鱼,朔尔茨和他的同事们发现,某些多环芳烃不利影响心血管疾病的发展,导致心脏衰竭综合征可以致命的幼虫和减少成年鱼的生存。斑马鱼的工作使得科学家们发现为什么鱼看起来正常死亡。通过检查如何低水平的多环芳烃暴露干扰对心脏发育基因,他们已经开始了解石油埃克森·瓦尔迪兹号和深水地平线泄漏的心血管功能受损的鱼在细胞水平上。
而多环芳烃暴露提示在发展早期变化,这些影响可能稍后才变得明显,当缺陷——心脏如何处理钾和钙和心脏结构,减少心脏功能和导致游泳的问题。实验用斑马鱼帮助推断酶和基因受体影响的碳氢化合物,与鱼的东西不可能在野外。
Tanguay的实验室还与美国环保署和一个正在进行的项目称为Tox21, NIEHS评估超过10000商业生产的化学品的数量的健康影响。使用斑马鱼作为所谓的“高通量”筛查——的快速测试大量的化学物质。目的是填补这些化学物质毒性数据存在许多空白和识别化学成分或浓度提示具体的健康影响。结果筛选预计今年晚些时候。
说,“我们称之为机器人行Tanguay,向我展示实验室区域致力于机械机器设计精确剂量数以百计的斑马鱼卵子和遗传物质样本。因为斑马鱼发展如此之快,很多变量可以同时检查使用这些机器。Tanguay的实验室使用什么看起来像小油漆调色板与96个孔的数组,其中每个被斑马鱼样本,然后给机器与特定化学物质在不同浓度。一些实验处理鸡蛋可以发展,而另一些则停止检查在胚胎发育的影响。
实验室正在努力评估毒性的分子发明清理环境污染物。
Tanguay还与特里·柯林斯,卡内基梅隆大学的化学教授和主任的绿色科学研究所,分子的毒性评估柯林斯发明了清理环境污染物。这些化合物,称为TAML活化剂,可用于去除染料和其他有毒化学物质从水中。TAML化合物似乎成功地降低这些危险化学品,但柯林斯想确保他们使用不产生其他有害化合物或效果。柯林斯和Tanguay的实验室测试TAML活化剂对斑马鱼来确定任何潜在的毒性,包括内分泌激素。
科学家们正在研究一个复杂的一系列可能的结果,可能导致从化学物质的相互作用与特定基因受体在不同的发展阶段。如果没有看到异常影响各种TAML曝光后,柯林斯将接近确定他的化学产品的安全。如果看到负面影响,他将他需要的信息开始重新设计他的化合物,所以他们使用是安全的。
Tanguay的实验室还设计了设备测试在斑马鱼认知和行为反应。类似于与其他实验室测试使用动物,包括人类,这些实验揭示大脑如何,神经系统和肌肉可能受某些化学物质,如有机磷农药,已知的神经中毒与不良儿童的神经系统的影响。利用斑马鱼,科学家们开始定位神经元这些化学物质可能会影响在特定的发展阶段。这些实验也被用来测试对鱼的影响携带农药的水冲刷着田野和道路。
的终极目标是学习化学的组合,浓度和结构改变基因和激素的正常功能。有强有力的证据,例如,干扰内分泌系统激素和基因调节他们会导致糖尿病和肥胖等代谢紊乱。研究也表明,环境激素会扰乱生殖、发育、免疫系统和神经系统健康。此外,科学家们发现,改变基因表达明显不同于基因突变——可以从一代一代传递被称为表观遗传效应。确定这些前兆疾病是保护和改善人类健康的关键。
能够连接特定的化学物质在环境中与疾病的机制是至关重要的发现和消除那些肮脏、“Tanguay解释道。在世界制造化学物质是无处不在的,微小的,多产的斑马鱼扮演一个重要角色在发现炖这种化学物质是如何影响我们的健康。