【文献解读】推动甲状腺疾病研究的进展：斑马鱼模型的作用与潜力
文摘
科学
2024-10-11 17:00
江苏
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文献：Qu J, Fang Y, Tao R, Zhao J, Xu T, Chen R, Zhang J, Meng K, Yang Q, Zhang K, Yan X, Sun D, Chen X. Advancing thyroid disease research: The role and potential of zebrafish model. Life Sci. 2024 Oct 5:123099. doi: 10.1016/j.lfs.2024.123099. Epub ahead of print. PMID: 39374770.甲状腺疾病对人体代谢、心血管功能、骨骼健康和生殖系统产生显著影响，其复杂性源于多因素的共同作用。理解这些疾病的潜在机制并开发新的治疗方法需要合适的研究模型。斑马鱼因其遗传可操作性、生命周期短以及生理特征与人类的相关性，已成为研究甲状腺疾病的重要模型。本综述全面分析了斑马鱼甲状腺的结构与功能，探讨了其在模拟甲状腺疾病（如甲状腺功能减退、甲状腺功能亢进和甲状腺癌）中的应用，并讨论了当前的局限性及改进方向。此外，文章还展望了未来基于斑马鱼的研究，重点在于提高该模型与人类甲状腺疾病的相关性，并探讨其在加速临床治疗开发中的潜力。甲状腺是脊椎动物中一个关键的内分泌器官，协调着代谢、成长等重要生理过程，并增强交感神经系统的调节能力。甲状腺主要分泌甲状腺激素（TH），包括甲状腺素（T4）和三碘甲腺原酸（T3）。这些激素对于调节基础代谢率以及影响蛋白质合成、脂质代谢和葡萄糖代谢等多种代谢途径至关重要。这些激素在能量消耗和热调节中发挥了重要作用。然而，甲状腺的功能易受多种因素的影响，包括地区环境条件、遗传因素和年龄。这些因素可能使甲状腺易患各种疾病，使其成为内分泌疾病的常见部位，包括甲状腺功能亢进、甲状腺功能减退、甲状腺炎、甲状腺囊肿和癌症。目前，全球数亿人受到甲状腺相关疾病的影响，女性的发病率更高（详见表1）。这些疾病不仅威胁人们的身体健康，还影响患者的生活质量。同时，它们可能诱发焦虑和抑郁等心理疾病，严重影响患者的健康状况，甚至在严重情况下威胁生命。管理甲状腺疾病通常涉及长期干预，如药物治疗、外科手术、放射治疗和定期监测甲状腺功能，以维持激素平衡。![]()
表1 各种甲状腺疾病的发病率在生物医学研究领域，动物模型的开发和利用对于阐明人类疾病的病理生理学及制定治疗策略至关重要。在过去几十年中，已建立了多种细胞和动物模型来研究甲状腺疾病。这些模型在推动我们对疾病机制的理解和新疗法的发现方面发挥了重要作用（见表2）。![]()
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表2 传统动物建模方法及其优缺点尽管传统模型在展示甲状腺疾病的复杂性方面效果显著，但其应用常受到限制，原因包括构建过程耗时、费用昂贵、操作复杂以及伦理问题等。鉴于这些挑战，斑马鱼作为一种具有吸引力的模式生物逐渐崭露头角。斑马鱼与人类的基因相似度高达约87%，并且具备独特的生物学特性。斑马鱼易于进行基因操作，可以创建在特定细胞类型中表达靶向突变或荧光蛋白的转基因品系。斑马鱼的诸多优势使其成为进行体内研究的理想选择，包括体外受精、透明的胚胎发育过程和低维护成本。此外，与大鼠等其他实验动物相比，斑马鱼占用的实验空间较少，节省时间和精力，且其基因操作相对简单，使斑马鱼模型在疾病研究中提供了更大的帮助。斑马鱼甲状腺发育过程与人类高度保守，这一特性进一步使其成为研究甲状腺疾病基础生物学及潜在治疗干预效果的优秀模型。本综述将探讨斑马鱼甲状腺的复杂结构和功能，评估其模拟人类甲状腺疾病的能力，并讨论该研究对未来研究和临床实践的广泛影响。2.斑马鱼甲状腺的解剖结构与功能
2.1 甲状腺结构
斑马鱼的甲状腺是由咽内胚层衍生而来的重要内分泌器官，在调节代谢过程、成长及发育中起着至关重要的作用。甲状腺位于咽部下方，甲状腺滤泡分布在心脏和腹主动脉等重要循环系统周围，这种战略性位置优化了其功能。甲状腺滤泡由含有碘化甲状腺滤泡液的滤泡细胞组成，呈蜂窝状结构（图1A），这种结构能够有效地将甲状腺激素（TH）直接分泌到血液中。![]()
图1 斑马鱼的甲状腺结构斑马鱼甲状腺的发育是一个复杂的过程，经历了从内胚层到甲状腺原基形成、甲状腺滤泡发育，最后到激素合成与分泌的多个阶段。最初，胚胎咽部的内胚层细胞开始分化，产生甲状腺前体细胞（图1B）。这些细胞迁移并聚集，进一步分化以确保甲状腺原基的正确形成和定位。受精后36至40天之间，甲状腺原基扩展形成所谓的“甲状腺胎盘”，即突入下方基质的多层甲状腺前体细胞群。这一过程伴随着咽上皮细胞的头端迁移和分化甲状腺标志物甲状腺球蛋白（TG）的表达（图1C）。甲状腺原基建立后，甲状腺滤泡的分化开始，滤泡构成了甲状腺的功能单位。这些滤泡合成并分泌甲状腺激素，主要是T4，这对于斑马鱼的代谢调节和生理功能至关重要（图1D）。随着甲状腺滤泡的成熟，甲状腺细胞开始主动吸收碘离子，合成TG，并逐渐释放TH，从而支持斑马鱼的成长和发育。甲状腺激素（TH）的分泌调控着多种生物过程，包括生长发育、代谢调节、环境适应，以及生殖和免疫功能。生长与发育：甲状腺激素对骨骼和肌肉的发育至关重要，特别是在早期生长期。此外，这些激素还会影响神经发育，进而影响行为和运动功能。代谢和环境适应：甲状腺在适应不同的环境温度方面发挥着重要作用，这种调节对于在变化多端的水生环境中生存至关重要。甲状腺激素还调控生殖成熟和相关行为，进而对整个生殖周期有重要影响。另外，甲状腺也参与免疫调控，增强抗病能力，这在野生和实验室饲养的斑马鱼中都非常关键。斑马鱼的下丘脑-垂体-甲状腺（HPT）轴是调节生长、发育、代谢以及环境适应性的关键机制。与哺乳动物相似，斑马鱼的HPT轴由下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素（TRH）启动，进而刺激垂体分泌促甲状腺激素（TSH），最终促使甲状腺释放甲状腺素（T4）和三碘甲腺原氨酸（T3）。在斑马鱼幼体的早期发育阶段，18小时受精后（hpf）多巴胺能神经元和36 hpf的催产素神经元的存在，提示斑马鱼可能存在类似哺乳动物的HPT轴调控机制。多个关键的下丘脑发育基因，如 shha、otpa、nkx2.1、nkx2.2 和 dlx5a 表现出活跃的表达。此外，多个与神经元分化和增殖相关的基因，如 node、olig2、ngn1、Irx 和 pac1，也对下丘脑发育起到了重要作用。这种神经基因网络在其他脊椎动物中也是保守的。与哺乳动物不同，斑马鱼缺少定义明确的门静脉系统，因此腺垂体直接受到下丘脑神经元的支配，这些神经元释放多种神经肽，包括催产素、生长激素、促肾上腺皮质激素释放激素以及TRH。尽管斑马鱼与人类在解剖结构上存在差异，但其激素调控网络仍保持较高的一致性。斑马鱼的垂体位于视交叉后方和下丘脑下方，这与哺乳动物的布局相似。斑马鱼甲状腺原基的形成大约发生在32 hpf，随后在36至45 hpf之间甲状腺萌芽并迁移。到48 hpf时，调控早期甲状腺功能的基因（如促甲状腺激素β链和脱碘酶2型）开始表达。滤泡形成在大约55 hpf时开始，而甲状腺细胞的增殖大约在72 hpf时启动。这些阶段对T4的产生和HPT轴的整体调控至关重要。到96 hpf时，幼鱼体内的TH水平增加，表明HPT轴已全面成熟并开始发挥功能。斑马鱼中甲状腺与免疫系统的相互作用是研究的关键领域，尤其是在理解甲状腺相关疾病方面。甲状腺激素不仅是代谢、生长和发育的重要调控因子，还对免疫细胞功能有显著影响。甲状腺激素水平的变化，例如甲状腺功能减退或亢进，可能导致免疫系统的失调，从而引发自身免疫疾病。例如，过多的甲状腺激素会导致免疫细胞过度活化，进而促进自身免疫疾病的发生。此外，外部因素如内分泌干扰物（例如环境污染物）也可能损害甲状腺激素的合成，并扰乱免疫反应。这些化学物质会干扰甲状腺功能，导致免疫系统调控的异常，这与人类的免疫-甲状腺相互作用类似。在斑马鱼中研究这些联系具有临床意义，可能揭示人类甲状腺疾病和自身免疫疾病的潜在机制。尽管过去的研究主要集中在斑马鱼模型中的甲状腺功能失调上，进一步结合免疫系统的研究显得尤为重要。因此，未来的研究应优先考虑免疫-内分泌的相互作用，以加深我们对甲状腺相关疾病及其治疗的理解。鉴于斑马鱼甲状腺的功能与结构，近年来众多研究人员已采用斑马鱼模型来研究各种甲状腺疾病。表3总结了斑马鱼甲状腺疾病模型中使用的各种建模方法和具体操作。![]()
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表3 建立斑马鱼甲状腺疾病模型的方法、具体操作和疾病特征甲状腺功能减退症是由于甲状腺激素（TH）合成和分泌不足，或体内利用不当导致的全身性代谢功能低下。该病的发病隐匿，病程较长，早期往往没有明显症状。随着病情发展，患者可能出现怕冷、疲劳、体重增加、便秘、女性月经紊乱，严重时甚至会出现黏液性水肿昏迷。甲状腺功能减退症通常需要终生治疗，包括药物治疗、手术或放射治疗，并定期监测甲状腺功能以维持内分泌平衡。丙硫氧嘧啶（PTU）主要用于抑制甲状腺细胞中的过氧化物酶活性，从而阻断甲状腺激素的合成，起到抗甲状腺药物的作用。临床上，PTU适用于症状较轻、无法接受手术的患者，或与放射性碘治疗联合使用。此外，它还被用作甲状腺危象管理中的辅助治疗手段。在研究中，PTU因其作用机制而被广泛用于构建甲状腺功能减退症模型。研究人员将PTU配制成0.3 mmol/L的DMSO溶液，以有效诱导斑马鱼甲状腺功能减退。同时，使用5 μmol/L剂量的碘丙酸抑制脱碘酶活性，阻断外周甲状腺激素的代谢，从而在模型生物中模拟出甲状腺功能减退状态。Knapen D.等人的研究探索了PTU对斑马鱼的广泛影响，尤其是在生殖和甲状腺形态方面的影响。这些研究证实，斑马鱼是研究PTU等抑制甲状腺激素化学物质影响的敏感模型。3.1.2.1 Noi–/– 突变体
多种基因参与甲状腺功能的调控，其中 pax2.1 基因对斑马鱼甲状腺滤泡的发育至关重要。因此，通过基因工程可以建立斑马鱼甲状腺功能减退症的动物模型。研究中，斑马鱼胚胎被固定在4%多聚甲醛磷酸盐缓冲液（PBS）中，4°C过夜，随后进行一系列原位杂交实验以生成 noi–/– 突变体。这些突变体在甲状腺原基的初期发育阶段表现正常，但随着发育的进行，甲状腺激素的产生受到阻碍，导致无法形成完整的甲状腺滤泡。这一现象与先天性甲状腺功能减退症的症状高度相似，使得 noi–/– 突变体成为研究这种甲状腺功能障碍的理想模型。在先天性甲状腺功能减退症中，大约5%的病例与 tpo 基因的突变有关。斑马鱼的 TPO 基因与人类基因有约66%的同源性，使其成为研究 tpo 基因缺陷后果的理想模型，尤其是在使用CRISPR/Cas9等基因编辑技术的研究中。研究者利用CRISPR/Cas9技术敲除斑马鱼的 tpo 基因，构建了用于研究甲状腺功能减退症的模型。在测试了多种引导RNA（gRNA）后，研究人员选择了针对第四外显子的特定gRNA，因为其在诱导所需突变方面表现出较高的效率。该方法最终建立了一个28 bp缺失的品系，即 tpo–/– 突变体。研究结果显示，tpo–/– 突变体自20天受精后（dpf）起表现出生长迟缓，体长较短，这种情况持续到成鱼阶段。同时，它们还表现出生长发育迟滞，甲状腺滤泡细胞数量增多（图2 A），并伴随甲状腺外表型异常，包括色素沉着缺陷（图2 B）、胸部红斑（图2 A）、鳞片发育延迟以及鳔次级叶发育失败（图2 C）。这些现象与先天性甲状腺功能减退症的临床表现相符。![]()
图2 缺乏甲状腺过氧化物酶的斑马鱼的甲状腺功能减退表型阿拉吉尔综合征1型（Alagille syndrome type 1，ALGS1）是一种罕见的多系统发育障碍，其特征之一是甲状腺发育不全。研究表明，jagged1（JAG1）基因的杂合突变是引发该疾病的主要遗传因素。研究人员通过基因诱变技术成功创建了JAG1变异体，并将其克隆至真核表达载体中进行进一步研究。通过注射形态素反义寡核苷酸和mRNA（jag1a 和 jag1b 形态素）进入斑马鱼胚胎中，成功生成了JAG1缺失型斑马鱼。对JAG1缺失型幼鱼的表型分析显示，发育明显延迟，包括生长缓慢，头部和眼睛比野生型幼鱼更小。值得注意的是，甲状腺体积显著减小，并且没有延伸至腹主动脉的特征性结构，随着发育的进行，甲状腺功能受到了严重损害。这项开创性研究表明，JAG1功能丧失突变可导致先天性甲状腺功能减退症（CH），为研究该疾病提供了一种新的斑马鱼模型，可能为阿拉吉尔综合征的治疗开发提供指导。双氧化酶（DUOX）是NADPH氧化酶家族的成员，在甲状腺激素合成中起着关键作用。它主要被称为甲状腺NADPH氧化酶或甲状腺NOX。在人类中，DUOX家族包括 DUOX1 和 DUOX2 基因，其中 DUOX2 突变常与先天性甲状腺疾病相关。而斑马鱼仅有一个 DUOX2 基因，与人类的 DUOX2 在功能上具有高度相似性。这使得斑马鱼成为研究甲状腺疾病机制的宝贵模型。通过将形态素注射到斑马鱼胚胎中，并结合CRISPR/Cas9技术，研究人员成功生成了DUOX突变斑马鱼。研究结果显示，具有先天性甲状腺缺陷的DUOX突变斑马鱼的氨基酸序列与人类的相似度为54%。DUOX基因敲除的胚胎显示出发育延迟（图3 A）、心率减慢、体长缩短、眼睛和耳朵尺寸较小，以及甲状腺相关激素水平显著低于正常斑马鱼。此外，突变体组在成鱼阶段的体长和体重远低于正常组，且随着年龄的增长，这种差异越来越明显（图3 B 和 D）。此外，突变斑马鱼在成鱼阶段表现出下颌区外部甲状腺肿大（图3 C）。这些现象表明，DUOX基因的敲除导致了先天性甲状腺功能减退症的表型，因此可以利用此方法建立先天性甲状腺功能减退症斑马鱼模型。![]()
图3 斑马鱼在通过morpholino敲低duox后的甲状腺功能减退表型临床证据表明，鸟苷酸结合蛋白1（GBP1）基因的突变与甲状腺发育不全相关，这表明该基因在甲状腺发育和功能中具有重要作用。为了进一步探讨这一关系，研究人员通过基因工程技术在斑马鱼胚胎中特异性敲除 GBP1 基因。基因敲除后，斑马鱼的甲状腺原基形态发生显著缺陷，导致甲状腺发育不全，表现为甲状腺滤泡数量减少且体积较小。这些变化导致甲状腺激素（TH）水平下降，并伴随促甲状腺激素的减少，这与人类先天性甲状腺功能减退症的病理生理过程相似。该模型为研究甲状腺疾病和筛选潜在疗法提供了重要工具。通过该斑马鱼模型，GBP1在甲状腺功能中的作用得到了进一步阐明，这为研究甲状腺发育异常及潜在治疗靶点提供了显著的研究平台。该模型不仅模拟了甲状腺发育不全的临床表现，还为测试缓解这种先天缺陷的干预措施提供了实验平台。甲状腺功能亢进症是由甲状腺过度活跃导致的，甲状腺分泌过量的甲状腺激素（包括T4和T3）。这会加速代谢过程并增强交感神经系统的活动。该病的特征是多种症状，包括心悸、出汗增多、食欲增强、排便频繁和体重下降。其他症状可能包括突眼、眼睑水肿和视力受损。三碘甲状腺原氨酸（T3）在蛋白质合成、体温调节和能量代谢中发挥关键作用，因而成为诊断甲状腺功能亢进症及研究其影响的重要标志。研究人员通过将自然交配的斑马鱼卵暴露于T3溶液中，连续25天让其孵化在含T3的水中，成功诱导了斑马鱼甲状腺功能亢进症模型。斑马鱼幼体早期表现出过量的甲状腺激素，导致骨骼快速发育，并出现如脊柱侧弯等畸形（图4 A-F）。此外，尾部肌肉发育不全，背鳍和臀鳍的肌肉发育异常，肌肉纤维明显萎缩，肌原纤维含量减少（图4 G-H）。这些结果与人类甲状腺功能亢进症中观察到的骨骼和肌肉发育问题高度一致。![]()
图4 T3处理后斑马鱼的结构环境污染物，如五氯苯甲醚（PCA）和五氯酚（PCP），在自然和工业环境中普遍存在，也与甲状腺功能亢进的诱发有关。严成等人的研究表明，斑马鱼胚胎暴露于PCA和PCP后，T3水平升高，T4水平下降，从而改变了多种与甲状腺相关的基因表达，可能对中枢神经系统的发育时序和协调性产生影响。此外，近年来，作为饮料罐内衬中的双酚A替代品，三甲基双酚F（TMBPF）也被证实对斑马鱼的内分泌系统有显著影响。金亨奎等人的研究显示，当TMBPF浓度超过50 μg/L时，斑马鱼幼体表现出明显的体重下降。暴露于5 μg/L的TMBPF时，T3水平显著升高，生长激素（GH）水平显著下降。与甲状腺激素生成相关的基因，如 trα、tpo、tg 和 nis，以及生长激素生成相关的基因，如 gh1、ghrh 和 gra，均显著上调。然而，与促甲状腺激素释放激素（TRH）相关的 trh 和 trhr1 基因则显著下调。这些结果表明，甲状腺功能亢进、GH减少以及与下丘脑-垂体-甲状腺和生长激素/胰岛素样生长因子相关的基因调控，可能是TMBPF暴露幼体生长抑制的原因。这些发现强调了环境因素与甲状腺健康之间的复杂相互作用，为理解和治疗甲状腺功能亢进症提供了新的思路。甲状腺癌[138]是内分泌系统中最常见的恶性肿瘤，包括多种组织学类型，如乳头状、滤泡状、低分化和未分化甲状腺癌。这些由甲状腺上皮细胞衍生的癌症，由于其表现形式多样和对治疗的反应不同，带来了显著的挑战。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，主要通过BRAF和RAS的突变，在大约70%的甲状腺癌的发病机制中起着关键作用，其中BRAFV600E突变发生在约45%的乳头状甲状腺癌（PTC）病例中。这些转基因小鼠模型表明，BRAFV600E的表达会导致侵袭性的乳头状甲状腺癌，这些癌症会进展为分化不良的癌症，并显示出钠碘转运体表达的丧失和碘浓缩的失败。然而，这与人类携带BRAFV600E突变的PTC的临床症状不一致。为了紧密复制人类疾病的病理特征，研究人员开发了先进的斑马鱼模型，这些模型展现了与人类PTC（甲状腺乳头状癌）相似的生理和病理特征。例如，Viviana Anelli及其同事巧妙地使用转基因斑马鱼模型表达BRAFV600E，从而对肿瘤微环境和进展机制有了重要的认识，这些在其他模式生物中难以观察到：在他们的开创性工作中，将25皮克特制的转基因（pTol2tg: TdTomato-pA）与25皮克mRNA编码的Tol2转座酶一起引入到野生型AB品系的单细胞阶段斑马鱼胚胎中。此研究建立了一个稳定的转基因系，Tg(tg:TdTomato-pA)，随后与野生型鱼类交配以增强模型的遗传多样性和健壮性。随后的BRAFV600E mRNA注射促进了这种致癌基因在甲状腺细胞中的表达，成功地在成年斑马鱼中诱导了甲状腺癌的发展。图5展示了正常斑马鱼与表达BRAFV600E的斑马鱼之间的显著对比。正常的幼鱼显示出组织良好的甲状腺滤泡，而BRAFV600E的表达导致了甲状腺细胞群的紊乱，明显侵入周围的肌肉和鳃组织，并且表现出与晚期人类PTCs（乳头状甲状腺癌）通常相关的其他恶性特征（图5 A-C）。![]()
图5 在甲状腺细胞中表达BRAFV600E的成年转基因鱼发展出与人类PTC类似的侵袭性甲状腺癌这个模型不仅阐明了BRAFV600E在甲状腺癌发生中的作用，还强调了斑马鱼作为研究甲状腺癌的可行平台的效用。研究结果展示了显著的病理特征，如破坏的滤泡结构、侵袭性生长模式，以及诊断性细胞学特征的存在，例如核沟和拥挤的核（图5 D-E）。未分化甲状腺癌（ATC）是一种高度恶性的甲状腺癌形式，表现出快速生长、侵袭性强的局部扩散和远处转移。尽管其罕见，但由于其恶性特征和目前缺乏有效的治疗选择，ATC占了甲状腺癌死亡率的相当比例。cAMP反应元件结合蛋白3（CREB3）家族包含五个成员，在多种细胞功能中发挥关键作用，这些功能包括蛋白质分泌、脂质代谢和细胞存活。特别是CREB3L1，它参与调节甲状腺刺激激素，影响甲状腺组织内的胶原蛋白产生。CREB3L1的异常表达被认为是上皮样纤维肉瘤、乳腺癌和膀胱癌恶性进展的关键驱动因素。为了促进ATC（腺苷酸活化蛋白激酶）的研究，研究人员开发了使用斑马鱼的创新异种移植模型，这些模型提供了一种独特、快速且视觉上易于观察的方法，用于在活体生物中研究肿瘤动态和治疗反应。Pan等人的一项显著研究展示了一种新方法，其中特定的肿瘤细胞被改变以敲除CREB3L1，并被移植到斑马鱼胚胎中。这是通过将悬浮在PBS中的肿瘤细胞微注射到已经脱氯和麻醉的两天大的斑马鱼胚胎中完成的，随后用2.5%的甲基纤维素进行封装以稳定。这些发现表明，带有CREB3L1敲除异种移植的斑马鱼胚胎与对照组相比，肿瘤转移显著减少，肿瘤总体体积更小。这表明CREB3L1不仅增强了肿瘤的侵袭性，还可能调节细胞外基质和肿瘤微环境，促进ATC的扩展和侵袭特性。这些见解强调了斑马鱼异种移植作为研究ATC分子驱动因素的强大模型的潜力，以及在接近人类癌症的环境中筛选潜在治疗剂的能力。实时观察肿瘤进展和对治疗的反应，为快速的临床前测试和理解未分化甲状腺癌的复杂生物学提供了宝贵的工具。使用斑马鱼作为模式生物建立与甲状腺相关疾病的模型，为疾病发病机制和新型治疗方法提供了重要的见解。然而，也出现了若干挑战和机遇（图6）。![]()
图6 当前挑战、改进策略和作为甲状腺疾病模型的斑马鱼的前景未受控药物吸收：在斑马鱼中诱导甲状腺疾病的主要方法涉及暴露于化学溶液，这可能导致由于化学性质引起的未受控药物吸收和不良反应。为了解决这个问题，微流控系统的应用可以标准化药物输送，确保受控的暴露和增强的可重复性。此外，实时监测技术的使用，如荧光标记，将允许在斑马鱼中可视化药物相互作用，从而实现剂量和治疗效果的优化。模型复杂性和技术限制：当前的斑马鱼模型系统在复杂性方面存在局限，并且受到技术限制。它缺乏诸如甲状腺囊肿或甲状腺炎等条件的模型，这些条件需要进一步的精细化和扩展。此外，由甲状腺疾病引起的相关并发症尚未被报告和深入研究。斑马鱼甲状腺疾病模型与人类甲状腺疾病之间的相关性无法得到确认。利用先进的基因编辑技术，如CRISPR-Cas9，有潜力同时引入多个基因修改，从而创建更复杂的疾病模型来研究病理变化，甚至更好地模拟人类病理生理学的并发症。模型适用性不足和翻译问题：尽管斑马鱼模型具有优势，但由于哺乳动物和鱼类之间的生物学差异，它们往往不能完美地反映人类状况。将与人类甲状腺疾病相关的环境和遗传因素整合到斑马鱼模型中，可以提高它们的相关性。例如，在斑马鱼环境中复制人类的生活条件或引入人类特有的遗传突变，可以弥合这一差距。此外，将斑马鱼模型与其他动物模型结合，可以提高研究的转化价值，促进对甲状腺相关疾病的更深入理解和治疗。此外，作为甲状腺相关疾病的动物模型，斑马鱼有许多未来的发展方向，包括但不限于以下方面（图7）。![]()
图7 斑马鱼甲状腺相关疾病模型的未来发展方向分子机制研究：利用基因编辑技术，如CRISPR-Cas9，可以在斑马鱼中模拟人类甲状腺疾病的突变，从而有助于阐明疾病进展中基因的功能。这种方法有助于在分子水平上揭示病理生理学的基础。药物筛选和治疗研究：由于斑马鱼与人类的遗传相似性以及其透明的胚胎，它们是药理学研究的宝贵模型。这种模型有助于快速筛选影响甲状腺功能的治疗药物，这有助于发现新的治疗方法和药物靶点。多样化模型组合：尝试将斑马鱼模型与其他动物模型（如老鼠或猪）结合，以建立一个更全面和多样化的动物模型。环境影响研究：斑马鱼对环境变化特别敏感，这使它们成为研究环境因素（如污染物）对甲状腺健康影响的理想对象。此类研究可以阐明日常暴露对甲状腺功能和疾病的影响。多组学方法：整合多组学策略，包括转录组学、蛋白质组学和代谢组学，将有助于全面理解斑马鱼中与甲状腺相关的疾病。这些研究将从系统层面提供对疾病机制更详细的了解。甲状腺疾病对人类健康有重大影响，影响新陈代谢、发育和全身功能。利用斑马鱼作为模式生物不仅推进了我们对甲状腺病理生理学的理解，还促进了靶向疗法的发展。斑马鱼模型提供了遗传可操作性和与人类的生理一致性，增强了药物筛选和治疗评估。尽管有这些优势，但在药物吸收和环境因素可能引起的毒性效应方面仍然存在挑战。因此，解决这些问题至关重要，人们正在探索如微流控系统等创新技术，用于控制药物输送和精确剂量评估。为了提高斑马鱼模型在甲状腺疾病研究中的预测能力和可靠性，未来的研究应扩大多组学技术的使用，并整合环境因素。总之，斑马鱼模型对于阐明甲状腺疾病的分子机制以及加速从实验室研究向临床应用的转变是无价的。它们将继续对推进我们对甲状腺疾病的了解和治疗至关重要。原文地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0024320524006891?via%3Dihub
注：因文章篇幅有限，所有相关引用文献，以及补充素材可以点击至原文查阅。
苏州木芮生物科技有限公司（以下简称“木芮生物”）成立于2018年1月22日，是一家致力于以斑马鱼为模式生物提供生物医学基础科研服务、斑马鱼实验操作试剂盒、斑马鱼临床疾病模型、其他生物学实验试剂以及进行斑马鱼应用技术转化的高科技公司。木芮生物以斑马鱼为模式生物，建立起了上百种的临床疾病模型，深入探索相关疾病发生的深层次疾病机制， 进而为临床治疗疾病提供可行的治疗方案或者药物筛选机制。到目前为止，木芮生物已经建立起包括遗传、行为、 细胞、 生化分子等斑马鱼相关成熟的技术，并且依托这些技术成功将斑马鱼应用到基础科研、毒理测试、癌症药物筛选、 中药药效成分筛选、保健品开发和功效评价。木芮生物经过六年的快速发展，公司现已有核心创业团队成员20余人，其中博士研究生1人，硕士研究生6人，本科生10余人。木芮生物成立后，陆续与江苏省产业研究院和苏州纳米应用技术研究所等科研单位建立起了科研合作，建立了“模式生物技术与应用研发中心”；公司于2020年被认定为“国家高新技术企业”，于 2021年底获得苏州工业园区“领军成长企业”称号。![]()
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