编者按：由上海生物谷主办、梅斯医学作为学术支持的“2017年模式动物与重大疾病动物模型研究与应用研讨会”将在3月24日-25日在上海召开。会议召开前期，我们有幸邀请到南方医科大学基础医学院张文清教授围绕模式动物相关课题研究进行专访。

张文清 教授

南方医科大学基础医学院发育生物学教研室

主要从事造血发育、疾病模型与药物筛选研究，近5年获国家自然科学基金面上项目4项（动物疾病模型专项3项）、海外合作及重点延续项目各1项、广东省自然科学基金团队项目1项，以第一、通讯或联合通讯作者在Blood、Leukemia、Development、JBC等SCI期刊发表论文13篇，合作作者发表SCI论文18篇，相关斑马鱼疾病模型专利申请4件，授权1件。完成ENU诱变大规模斑马鱼造血缺陷突变体的正向遗传学筛选；参与“中国斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟”采用TALEN或Cas9技术完成了1418个基因中50个基因和10个白血病驱动基因的敲除。

创建了国内医科大学领先的集酵母、果蝇、线虫、斑马鱼、小鼠于一体的模式生物平台，2011年获批为“广东省国际科技合作基地”，2012年获批为“广东省人类疾病斑马鱼模型与新药筛选重点实验室”，2014年获“广东省自然科学创新团队”。2016年，团队获得5项国家自然科学基金项目资助，承办了第一届国家自然科学基金委疾病动物模型会议，以通讯或共同通讯作者发表了JCR1区论文8篇，包括Nature、CellStemCell、PNAS、DevCell各1篇，Blood、Leukemia各2篇，申请疾病模型专利4件，获得授权专利1件。

下面为这次的专访内容

生物谷：张教授您好，非常感谢您此次接受生物谷的邀请来参加“2017模式动物与重大疾病动物模型研究与应用研讨会”。我们注意到您在研究中主要使用的模式动物是斑马鱼，那么您能否简单介绍一下斑马鱼这种模式动物在药物筛选等方面具有哪些独特优势？

回答：斑马鱼（Zebrafish,Daniorerio）是一种国际性的生物医学研究模式生物，具有以下特点：

①成鱼体积小，仅3-4cm；一个很短的繁殖周期，只需3个月；养殖成本低。

②极易获取大量的卵用于胚胎学和大规模的突变实验。

③鱼卵和胚胎自身具有胚胎学和遗传学的突出特征。发育头3天内完全透明，3-7天半透明，还有转基因透明的成鱼。

④胚胎发育迅速。28℃24hpf(hourpostfertilization,受精后小时)时大部分器官形成。随后数天幼体即可离开卵壳并开始游泳、进食。

⑤胚胎发育在母体外进行，因而在解剖显微镜下可以直视胚节分化和细胞迁移。

⑥已经完成全基因组测序，很多数据库提供斑马鱼生物信息。

因此，利用斑马鱼作为人类疾病的动物模型,作为连接非脊椎动物(小模式生物体)和哺乳动物(大模式生物体)的“桥梁”,其独特的生物学、基因组学、遗传学优势及其高度保守的疾病信号转导路径,使其成为以表型驱动的“正向”及“反向”遗传学(ForwardandReverseGenetics)和在基因组规模上研究人类疾病相关病理生理学及在活体内进行先导药物筛选的最佳模式生物之一。

斑马鱼作为新型的模式生物，与细胞和小鼠相比，具有高通量、给药方法、生物和靶点等优势，因此，斑马鱼活体高通量药物筛选(Whole-animalHTS,W-HTS)已广泛应用于药物筛选领域。

①与基于高通量的细胞模型药物筛选技术相比，具有生物优势和靶点优势。

②与基于小鼠等动物模型药物筛选技术相比，具有高通量优势和给药优势。

生物谷：我们了解到您在利用斑马鱼构建疾病模型方面工作有着很深的造诣，那么在您的科研经历中，您认为构建疾病动物模型如人类疾病斑马鱼模型时，最关键的技术是什么？存在哪些技术难点？

回答：疾病动物模型的建立需要两种不同的技术：

一是运用反向遗传学Cas9的靶向技术和转基因技术特异性敲除或敲入斑马鱼中的已知的致病基因。

二是制作化学诱变的斑马鱼突变体库，运用正向遗传学方法筛选基于特种表型缺陷的特异突变体。

突变体获得后，将其表型和人类疾病的病理特征进行类比，确立突变体的疾病类型和程度。比较困难的是，建立一种在基因型、表型、发病机制、药物敏感性等方面与某一人类疾病非常类似的动物模型。

生物谷:据悉您在2011-2016年获得3项国家自然科学基金疾病动物模型专项资助，也曾在2016年承办过第一届国家自然科学基金委疾病动物模型会议，能否向我们简单介绍一下，您目前的科研项目主要涉及到的内容和技术原理是什么？

回答：我们团队2009年开始与香港科技大学温子龙团队合作，通过

“ENU化学诱变或转基因或基因编辑→突变体筛选→发病机制研究→疾病模型鉴定→高通量药物筛选”

五个技术流程，发现造血缺陷的分子机制及候选新药，以期为疾病的早期预警、精准诊断、治疗策略奠定基础。

至今我、张译月教授和温子龙教授已完成斑马鱼造血缺陷突变体的筛选与分类研究[JGG,2012.39(9):473-80]；

发现斑马鱼胚胎造血干细胞前体的发育必需调控因子Rumba和Haus3[Development,2011.138(4):619-29]；

发现pu.1、runx1和cMyb基因共同决定髓系分化方向[Blood，2012.119(22):5239-49]；

进行了活体斑马鱼损伤诱导炎症反应中巨噬细胞与中性粒细胞的行为研究[JBC,2012.287(30):25353-60]。

发现sae1对于胚胎造血干细胞前体细胞维持的重要性[Development,2012.139(23):4321-9]；

发现内皮造血转换过程的关键调控基因scl-α和scl-β[Development,2013.140(19):3977-85]；

建立了急、慢性粒细胞白血病（CML）模型及药物筛选[Leukemia,2013.27(9):1913-7]、[Blood,2014.123(16):2518-29]；

发现cMyb与Cebp1共同调控中性粒细胞发育[Blood,2016.128(3):415-26]；

先天性血小板减少症模型及其药物筛选[Leukemia.2016.doi:10.1038/leu.2016.320]；

骨髓增生异常综合征（MDS）模型建立与药物筛选[Leukemia,2017;31(1):222-233]；

建立了激光介导的高时空特异性的细胞命运追踪实验系统。通过这一系统，发现在斑马鱼中小胶质细胞具有多重起源，从而挑战了之前小胶质细胞来源于单一起源的传统观念，也为小胶质细胞定植研究奠定了技术与理论基础[DevCell.2015;34(6):632-41]；

第一次动态地观察了小胶质细胞的迁移路径并部分地揭示了这一现象的分子机理[DevCell.2016Jul25;38(2):214-22.]；

发现神经小胶质细胞是居住在中枢神经系统（CNS）的血源性单核巨噬细胞，对巨噬细胞调控网络的解析有助于寻找小胶质细胞的定植调控以及神经退行性病变新的分子标记[Blood.2017Jan26;129(4):509-519]。

此外，我们还合作申请疾病模型专利4件，授权专利1件。

生物谷：在2016年我们看到您作为通讯作者在Nature子刊《Leukemia》上发表一篇有关c-myb异常激活与斑马鱼致病相关的文章，您可否简单的介绍一下该成果？此项研究成果对抗白血病相关的药物研发过程有何帮助？

回答：c-MYB作为调节造血细胞增殖及分化的重要转录因子，其活性的失调往往伴随着各种各样的造血紊乱以及血液病，然而由于缺少c-MYB相关动物模型，其致病机理仍尚不清楚。我们发现在c-myb-gfp转基因斑马鱼中，从胚胎期到成鱼期均表现出异常粒细胞增多，类似人类骨髓增生异常综合症(MDS)。进一步研究发现，c-myb异常激活的斑马鱼成鱼会进展为类急性髓系白血病(AML)或者类急性淋巴细胞白血病(ALL),而这种髓系或淋系恶性肿瘤很很可能是由c-myb异常激活引起的，c-myb异常激活会导致细胞周期相关基因调节紊乱以及造血前体细胞的增殖增多。利用c-myb的靶向药物夫拉平度可以缓解c-myb异常激活的幼鱼以及成鱼类MDS表型。基于以上发现，研究者建立了一个研究c-Myb相关白血病生成的细胞及分子机制的斑马鱼模型，通过该模型可以进行抗白血病相关药物的评估及筛选。

生物谷：请问接下来您的团队近期有哪些进一步的科研计划，是否可以分享一下？

回答：目前我们建立了集酵母、果蝇、线虫、斑马鱼、小鼠于一体的模式生物平台，2011年获批为“广东省国际科技合作基地”，2012年获批为“广东省人类疾病斑马鱼模型与新药筛选重点实验室”，2014年获“广东省自然科学创新团队”。团队PI共7人，其中青年千人1名、国家优青2名，分别擅长于造血与生殖发育、干细胞分化和表观遗传，合作聚焦于造血、生殖发育与干细胞分化过程中的转录调控机制研究。除了斑马鱼之外，此前团队成员颜光玗、夏来新、赵小阳等教授利用酵母发现了核小体重塑子参与核小体定位的转录调控机制（Cell，2012；2013）；利用果蝇发现了生殖发育调控机制（Cell，2010；CurrentBiology，2012；DevCell，2008；PNAS，2016）；利用小鼠发现了诱导多能性干细胞与单倍体干细胞的体内发育功能（Nature，2009；2012；2016；CellStemCell，2016）。

就造血发育与疾病而言，接下来我们计划针对“转录因子复合体调控血液系统发育和血液疾病的作用机理”这一科学问题，与中科院动物所、清华大学和上海交通大学等团队合作，以斑马鱼、小鼠和病人来源的原代细胞为模式系统，利用生物化学、分子生物学、细胞生物学、基因组学、转录组学和蛋白质组学等多学科交叉研究手段，系统探讨造血发育机制、致病机理与药物筛选。

就小胶质细胞发育与疾病而言，因为它是定居在中枢神经系统的血源性单核巨噬细胞，具有清除异物和调节神经发育等作用，与神经退行性疾病密切相关。因此，我们将与温子龙团队合作，在解析小胶质细胞群的建立和生理、病理作用的同时，利用斑马鱼模型进行干预小胶质细胞神经定居的小分子化合物活体筛选。

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会议时间：2017.3.24-3.25

会议地点：上海

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