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罕见病，不止罕见！罕见病远超人们的想象：已知罕见病超过7000种，我国公布的罕见病目录中已纳入207种疾病，涉及遗传（超过150种）、免疫（如自身免疫性脑炎、系统性硬化症等10余种）及肿瘤相关疾病；全球约3亿罕见病患者，我国罕见病群体规模约2000万人……近年来，斑马鱼因其与人类基因同源性高达87%、胚胎通体透明、基因编辑效率高、繁殖力强且适合高通量筛选等独特优势，正在让罕见病研究突破想象的边界！

本期，我们介绍几种k8凯发生物可以为客户给予的基于斑马鱼构建的常用罕见病模型，包括Werner综合征、先天性脊柱侧凸、Acrofacial Dysostosis–Cincinnati 综合征（辛辛那提型肢面发育不良，AFDCIN）、Dravet综合征（DS）等，为罕见病药物筛选、致病机制研究及基因治疗探索给予科学的评价工具及科学依据，助力罕见病精准诊断，让罕见被看见！欢迎有需要的客户垂询！

01、构建斑马鱼Werner综合征模型  

Werner综合征（WS），是一种罕见的常染色体隐性遗传病，表现为加速衰老，但Wrn敲除小鼠无法重现患者表型，缺乏理想的脊椎动物模型。

顺利获得建立高效的脊椎动物早衰模型——Werner综合征特征的斑马鱼突变体，利用该模型进行大规模化合物筛选，并在早衰模型、生理性衰老斑马鱼及人类细胞中验证，最后阐明有效药物延缓衰老的分子机制。

wrn基因突变体斑马鱼在幼鱼期就表现出与Werner综合征患者相似的早衰特征，可作为高效的抗衰药物筛选平台，并在此基础上从小规模筛选中发现抗癌药物sapanisertib具有延缓衰老的潜力。

研究方法及指标

1. 顺利获得ENU诱变筛选，取得wrn基因突变体（第5外显子T→A突变，提前终止密码子）；

2. 细胞衰老标志：SA-β-Gal染色、p21/p53表达检测；

3. DNA损伤：γH2AX免疫荧光；表观遗传改变；肠道屏障功能；炎症反应；内质网应激；生存曲线、游泳活动度追踪等。

示意图展示

参考文献：J. Ma,Y. Chen,J. Song,Q. Ruan,L. Li, & L. Luo,  Establishment and application of a zebrafish model of Werner syndrome identifies sapanisertib as a potential antiaging drug, Proc. Natl. Acad. Sci. 2025

图1

图2

02、构建斑马鱼先天性脊柱侧凸模型

先天性脊柱侧弯，也称先天性脊柱侧凸（Congenital Scoliosis，CS），是由于胚胎在发育期间受各种原因（环境污染、基因突变、维生素缺乏、化学药物因素以及病毒感染等）的影响，导致脊柱发育异常引起的脊柱畸形。

先天性脊柱侧弯的发病率在活产婴儿中约为（0.5~1）/1000，会影响婴幼儿及青少年的骨骼发育，使身体变形，出现驼背、身材矮小扭曲的现象，严重者还可能影响心肺功能、肾脏功能、肠胃系统，心理等，甚至累及脊髓神经造成瘫痪。已发现Notch信号通路等多个基因突变可导致CS，但大多数家族性或散发性病例的遗传原因仍未知。

顺利获得ENU化学诱变筛选，鉴定导致先天性脊柱侧凸样椎体畸形的基因；解析分子机制，阐明该基因在脊柱发育中的具体作用机制，揭示该基因调控的下游信号通路及其与疾病的关系。

研究结果显示，dstyk突变导致CS样表型，突变体鱼脊索液泡生物发生缺陷，导致轴骨分割模式破坏，成年期严重脊柱侧凸和驼背、椎体畸形。脊索液泡是特化的溶酶体相关细胞器（LROs），Dstyk顺利获得mTORC1/TFEB通路调控溶酶体/液泡生物发生。mTORC1抑制剂Torin1可部分rescue突变体表型，提示mTOR通路为潜在治疗靶点。

研究方法及指标

1. 顺利获得ENU诱变筛选，观察体节缩短和脊柱弯曲表型，取得smt（somite shorten）突变系，并定位到22号染色体dstyk基因；

2. 顺利获得转基因品系和活细胞成像、X-ray、micro-CT等陆续在观察突变体鱼脊索建立过程。

示意图展示

参考文献：Sun, X., Zhou, Y., Zhang, R. et al. Dstyk mutation leads to congenital scoliosis-like vertebral malformations in zebrafish via dysregulated mTORC1/TFEB pathway. Nat Commun 11, 479 (2020)

图3

图4

03、斑马鱼模型在AFDCIN综合征中的应用

Acrofacial Dysostosis–Cincinnati 综合征（辛辛那提型肢面发育不良，AFDCIN）是一种罕见的先天性颅面和肢体骨骼发育异常综合征，表现为颌面发育不良和肢体畸形。该疾病由 POLR1A 基因的致病变异引起，POLR1A 编码 RNA 聚合酶 I 的最大亚基，参与核糖体 RNA 的转录。 

顺利获得斑马鱼模型，研究 POLR1A 基因突变如何影响核糖体生物合成，进而导致颅面和肢体骨骼发育异常。研究 Tp53 信号通路在 AFDCIN 发病机制中的具体贡献，并探索是否存在Tp53独立的机制。

在 polr1a–/– 突变体中，Tp53 依赖的细胞凋亡是导致颅面骨骼发育不良的重要机制。顺利获得遗传抑制 Tp53（生成 polr1a–/–; tp53–/– 双突变体），可以部分改善早期胚胎发育中的细胞凋亡和颅面骨骼发育不良，但无法完全恢复。

研究方法

顺利获得基因编辑技术构建 POLR1A 基因敲除突变体（polr1a–/–）、 Tp53 突变体（tp53–/–） ，并生成双突变体（polr1a–/–; tp53–/–）。

示意图展示

参考文献：Watt KEN, Neben CL, Hall S, et al. tp53-dependent and independent signaling underlies the pathogenesis and possible prevention of Acrofacial Dysostosis–Cincinnati type. Hum Mol Genet. 2018

图5

图6

04、斑马鱼模型在婴儿严重肌阵挛性癫痫中的应用

Dravet综合征（DS）是一种由SCN1A基因突变引起的严重儿童期癫痫，其特征包括智力障碍、社交开展受损和持续的药物难治性癫痫发作。SCN1A基因编码的Nav1.1是一种电压门控钠通道，其突变与DS的发生密切相关。现在，DS的治疗选择有限，且大多数抗癫痫药物（AEDs）对DS患者的疗效不佳。

顺利获得斑马鱼模型，筛选能够改善DS相关癫痫表型的化合物，以期发现新的治疗DS的药物。scn1Lab突变体斑马鱼表现出与DS患者相似的癫痫表型，包括自发的癫痫发作、过度活跃和惊厥行为。顺利获得高通量药物筛选，研究团队发现克列咪唑（clemizole）能够显著抑制scn1Lab突变体的癫痫发作行为和电图癫痫活动。

研究方法

1. 利用化学诱变筛选得到了SCN1A基因突变的斑马鱼（scn1Lab），这些突变体表现出自发的异常电图活动、过度活跃和惊厥行为；

2. 设计了一个高通量药物筛选策略，顺利获得监测斑马鱼的游泳行为和电图活动，筛选能够抑制突变体癫痫发作的化合物。

结果展示

参考文献：Baraban SC, Dinday MT, Hortopan GA. Drug screening in Scn1a zebrafish mutant identifies clemizole as a potential Dravet syndrome treatment. Nat Commun. 2013;4:2410. 

图7

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