與染色體異常相關的出生缺陷通常源于母親生命早期接觸化學物質。但確定哪些化學物質有問題是一個嚴峻的挑戰，就像在事發幾十年后解決肇事逃逸案件一樣。加州大學戴維斯分校生物科學學院的兩名研究人員正在開發一種方法，可以在發紅光和綠光的斑馬魚的幫助下更快地識別有害化學物質。

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他們的工作可以使加州中央山谷的數百萬人受益，因為他們在農業生產場所附近生活或工作，因此接觸農藥的風險較高。接觸農藥可能會導致人類出現急性和長期的健康問題，包括對生殖系統的傷害。這種傷害之所以經常發生，是因為化學物質會干擾胎兒發育的敏感階段，在此期間，有一天會產生精子或卵母細胞的細胞正在形成。

尋找代際效應

分子與細胞生物學系教授肖恩·伯吉斯(SeanBurgess)說：“直到這些孩子長大并嘗試擁有自己的孩子時，你才會看到效果。”到那時，女性可能會經歷不孕或反復流產;他們所生的孩子患唐氏綜合癥或其他因擁有額外染色體而引起的嚴重疾病的風險可能會增加。

伯吉斯正在與同一系的教授布魯斯·德雷珀(BruceDraper)合作開發一種技術，可以大大加速化學物質的篩選，并更快地識別那些具有長期生殖影響的化學物質。伯吉斯說，化學物質“肇事逃逸”與生殖后果之間的差距往往是幾十年：“我們正在將這個時間縮短到基本上幾周。”

標準測試緩慢且昂貴，因為它依賴于小鼠，技術人員必須對小鼠進行單獨解剖和檢查，以了解化學物質對生殖組織的影響。伯吉斯和德雷珀計劃通過使用新開發的斑馬魚品種(Daniorerio)來繞過這個繁瑣的過程。這種淡水魚原產于南亞，在家庭水族館中很受歡迎。它也經常被用作研究人類發育早期階段的模式生物。

“斑馬魚中百分之七十的基因都有人類的對應基因，稱為直向同源物，”德雷珀說。如果你觀察與卵子發生(女性卵母細胞或卵細胞的產生)有關的基因，這個百分比甚至更高。

斑馬魚非常適合研究化學物質的生殖影響，因為與哺乳動物不同，它們的性別不是由特殊的X或Y染色體決定的。相反，它部分是由環境因素決定的。在圈養條件下，大約一半的魚發育成雌性。但如果魚類幼蟲接觸到破壞卵子發生的化學物質，那么它們中的更多比例就會發育為雄性。這意味著科學家可以通過將幾十只斑馬魚幼蟲暴露在化學物質中來篩選其生殖毒性，然后等待幾周，看看它們的性別比例是否偏向雄性。德雷珀和伯吉斯正在制定一項策略來實現這一目標——使用轉基因斑馬魚，通過顏色編碼顯著地顯示其性別。

這些由德雷珀實驗室成員培育的魚攜帶三種基因變化。首先，只存在于男性性腺中的支持細胞會產生綠色熒光蛋白。其次，僅在女性性腺中發現的卵母細胞(或未成熟的卵)會產生紅色熒光蛋白。最后，魚產生的天然色素較少，從而使它們的身體更加透明，因此它們性腺的紅色或綠色顯示得更加清晰。

與嚙齒類動物相比，斑馬魚更容易飼養且成本更低。Burgess和Draper預計在每個水箱中飼養80只魚幼蟲，并在受精后10至20天期間將每個水箱中的動物暴露于選定的化學物質中。通常要等到受精后90天才能從視覺上區分雄性和雌性斑馬魚。但這些魚的性腺顏色編碼應該允許它們在40天時做到這一點。

德雷珀說：“我們應該能夠幾乎同時通過拍照來確定80只動物的性別。”看到雄性或雌性比例異常高，或者看到性腺呈紅色和綠色閃爍的雙性動物，則表明該化學物質對生殖系統有毒。

格洛納德測定

今年早些時候，Burgess和Draper開始開發用于毒性篩查的“GloNad”測定法。他們兩人希望今年晚些時候可以開始在試點實驗中使用它來篩選加州九種最常用農藥的生殖影響。

最初的測試最終可能為GloNad檢測的更廣泛應用鋪平道路。加利福尼亞州目前已知有90種農藥會導致出生缺陷或生殖傷害。但這些毒性可能與更廣泛的農藥和其他化學品有關，例如用于制造某些塑料的雙酚。

GloNad檢測的真正威力在于，它可以擴大規模，測試更多目前無法檢測的化學物質。這些化學物質中的每一種都可以在大量魚類中進行測試，從而可以檢測到甚至罕見的生殖影響。

德雷珀說：“它比目前任何其他東西都更有效率。”“我們對這將會奏效抱有很高的期望。”

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