五种流行的模式生物

通过阿里sa Cecchetelli和卢卡斯摩根

模型生物是全球研究人员使用的重要工具。这些生物体与人类有许多相同的基因，在实验室中很容易维持，而且产生时间短，这使得研究基因操纵的效果很容易。在这篇博文中，我们将介绍五种流行的模式生物，但还有更多。

家鼠(亩骶）

让我们从许多研究人员最喜欢的哺乳动物模型生物开始:小鼠(亩骶）．对于科学家们来说，老鼠作为哺乳动物模型生物有很多优势，因为它们对于哺乳动物来说，出生到生产之间的时间相对较短，约为10周。成年老鼠每三周繁殖一次，这样科学家就可以同时观察几代老鼠。

因为与许多其他模式生物相比，老鼠在基因和生理上与人类更相似，所以它们确实是常用于研究人类疾病．小鼠疾病显示出许多与人类疾病相似的表型，并成功帮助研究人员开发了多种治疗方法。例如，许多科学家使用小鼠来研究癌症等疾病，因为小鼠比其他模型生物或细胞培养的研究更能概括癌症细胞、治疗药物和身体其他部分之间的复杂相互作用。例如,斯科特·劳他的实验室利用老鼠来研究不同的白血病突变影响不同的治疗方案(Zuber et al.， 2009)。通过给老鼠注射逆转录病毒188完整比分直播载体在白血病中发现了不同的突变，洛的实验室能够识别出一组使癌细胞对化疗更有抵抗力的突变。你可以找到这些质粒在Addgene。

小鼠作为模型生物的另一个优势是它们在基因上易于控制。鼠标可以很容易地用工具操作CRISPR来使转基因线．

果蝇(黑腹果蝇)

另一种流行的模式生物是果蝇,或者更常见的说法是:果蝇。一个多世纪以来，果蝇一直被用于科学研究，但它是由托马斯·亨特·摩根(Thomas Hunt Morgan)提出的，他被称为果蝇的“父亲”果蝇研究。摩根发现，早在我们知道DNA是遗传物质之前，就已经在果蝇的染色体中发现了基因(詹宁斯,2011)．

果蝇是一种很好的生物模型，因为它们易于在实验室中生长和维持，成本低，生命周期短，只有8到14天，并且产生大量的后代，产卵。果蝇也相对简单操纵基因．科学家们可以在6周内培育出一种新的果蝇，而培育出一种转基因老鼠需要几个月的时间。多年来，苍蝇已经成为一个理想的生物模型，用于研究一系列课题，包括发育、遗传学和神经系统。苍蝇也已成为一种重要的人类疾病模型，具有发现治疗药物的潜力，因为据估计，人类75%的致病基因在苍蝇中有一种功能同源物(潘迪和尼科尔斯，2011年)．

使用果蝇的一个巨大优势是基因工具的排列，比如GAL4 /无人机以及LexA系统，该系统允许科学家轻松控制感兴趣基因的水平和时空表达。这种类型的基因表达控制在其他模式系统中是可能的，但可能相当困难和耗时。GAL4/UAS在1993年首次被描述诺伯特•Perrimon的自那时起，实验室一直在不断改进。如果你对这些系统感兴趣，请查看杰拉尔德·鲁宾的实验室创造了一套模块向量可用于最优控制苍蝇特定细胞中的基因表达(Pfeiffer等，2010)．

酵母(酿酒酵母）

酵母是最简单的真核生物之一，是科学研究中常用的模式生物。是的，和我们在面包和其他烘焙食品中使用的一样!酵母便宜，简单，易于处理，因为它们可以在各种环境条件下生存，每2小时翻倍。酵母也是第一个被完全测序的真核生物基因组，并且非常易于遗传操作。

酵母细胞是伟大的模式生物，不仅因为上述原因，而且因为它们实际上与我们自己的细胞共享许多生物学特性和过程。与人类细胞一样，酵母DNA也被封装在染色体中，大约23%的酵母基因在人类中有对应的染色体(Liu et al.， 2017） .因此酵母可以用来研究由特定基因引起的人类疾病的分子基础。例如，在人类癌症中发生突变的几个基因有一个与酵母细胞分裂有关的同源物(祈祷,2008)．在酵母方面的科学发现可以在其他模式生物中进行进一步研究在活的有机体内与人类相似的条件。

例如，酵母由于其简单性，已成为帕金森病(PD)等神经系统疾病研究的重要实验模型。帕金森病的主要特征是蛋白质错误折叠，导致蛋白质聚集物在大脑中形成“路易小体”。PD的酵母模型，就像那些过表达毒性蛋白α-synuclein(路易小体中最常见的蛋白)的模型一样，在了解该疾病的基本分子机制方面是非常宝贵的(Menezes等人，2015年)．由于酵母是单细胞生物，它们也可以在一个实验中很容易地筛选多种治疗化合物。

斑马鱼(鲐鱼类）

自20世纪60年代以来，斑马鱼逐渐成为一种重要的模式生物。它们与人类共有约70%的基因，人类与疾病相关的基因中有85%在斑马鱼(Howe等人，2013年)．斑马鱼体型小，易于饲养，因为它们是大群饲养，易于繁殖，一次可产50-300枚卵。斑马鱼的胚胎也在体外受精，这样科学家就可以很容易地操纵它们。科学家可以简单地将DNA或RNA注入单细胞胚胎，编辑它们的基因组或创造转基因动物。

斑马鱼是胚胎发育研究的理想模型生物，因为它们的胚胎是完全透明的。因此，科学家们可以很容易地观察到其他脊椎动物难以观察到的早期发育阶段。透明还使科学家能够很容易地观察荧光标记的蛋白质和组织，以更好地评估发育过程。

例如，斯坦尼尔实验室研究了正在发育的斑马鱼胰腺中β细胞的增殖和分化。他们首先用质粒．然后使用HOTcre，一种使用热诱导来控制不同转基因的时间表达的方法，斯泰纳小组确定，实际上有两种不同的β细胞群，它们起源于胰腺的不同区域，并产生不同水平的胰岛素(Hesselson等人，2009年)．

虫(秀丽隐杆线虫)

虫吃,秀丽隐杆线虫，自20世纪70年代悉尼·布伦纳将其引入实验室研究神经元发育以来，一直被广泛用作模型生物(布伦纳,1973)．秀丽隐杆线虫是小而透明的蠕虫，生命周期快，孵化量大。大多数的秀丽隐杆线虫也是自育的雌雄同体，这使得在数代中进行大型实验变得容易。与其他模式生物类似C.elegans基因组也被完全排序，超过60%的人类基因有同源基因秀丽隐杆线虫使其成为研究基本分子生物学过程的理想场所。

秀丽隐杆线虫也很容易被基因操控。通过简单地将DNA微注射到蠕虫体内，就可以制造出转基因动物，例如表达荧光标记的动物(梅洛等人，1991)．基因也很容易被摧毁核糖核酸干扰(RNAi)通过喂食表达特定质粒的蠕虫细菌(L4440)，包含你感兴趣的基因(《火》等，1998年)．蛔虫体内RNAi的发现实际上给了储户一种回报安德鲁火和克雷格·梅洛一个诺贝尔奖在2006年。

的主要优点之一秀丽隐杆线虫就是他们在一生中都是透明的。因此，任何基因修饰，如荧光蛋白的表达或基因的破坏，都可以很容易地在一个活的有机体中从胚胎发育到成年。这种从基因上操纵和可视化细胞和组织的能力使科学家能够进行指挥在活的有机体内这在其他模式生物中是非常困难的。蠕虫已经被用于研究一系列的生物系统和过程，包括神经系统、发育、细胞信号、衰老和机械转导等等。例如,Andrew leifei一起的实验室利用蠕虫研究整个成人大脑中的钙信号，使用质粒表达基因编码的钙传感器GCaMP6 (阮等人，2015)．如果你感兴趣秀丽隐杆线虫质粒和资源检查Addgene’s虫表达页面．

还在寻找更多的模型生物吗?看看第二部分在流行的模式有机体系列，阅读正在为新兴的模式生物开发新的系统！

参考文献

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