振動(dòng)—斑馬魚(yú)胚胎培養(yǎng)的隱形殺手

在生物學(xué)研究領(lǐng)域，斑馬魚(yú)憑借諸多優(yōu)勢(shì)，成為了脊椎動(dòng)物模型。它易飼養(yǎng)、個(gè)體小巧、繁殖迅速且可周期產(chǎn)卵，早期胚胎透明，便于科研人員清晰觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

隨著斑馬魚(yú)基因組測(cè)序工作的完成與發(fā)布，其應(yīng)用范圍不斷拓展，如今已應(yīng)用于發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、藥物學(xué)以及毒理與環(huán)保研究等多個(gè)領(lǐng)域。在斑馬魚(yú)人工繁育過(guò)程中，孵化環(huán)節(jié)至關(guān)重要，很大程度上決定著后續(xù)研究工作的成敗。[1]

案例分享：突破斑馬魚(yú)胚胎培育困境

1. 挑戰(zhàn)

某生物科技企業(yè)實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行斑馬魚(yú)胚胎培育，但在培養(yǎng)的過(guò)程中持續(xù)遭遇低存活率的情況（不足20%），為了排查實(shí)驗(yàn)結(jié)果的異常，他們從多方面進(jìn)行驗(yàn)證。

◣人員因素：

嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)，排除差異

科研人員進(jìn)行了多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。中間嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程執(zhí)行，詳細(xì)記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)。排除了批次間可能存在的差異。

◣設(shè)備因素：

多品牌實(shí)驗(yàn)，洞察差異

科研團(tuán)隊(duì)選用了多品牌不同廠家的機(jī)器進(jìn)行平行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，保持其他實(shí)驗(yàn)條件一致，僅改變培養(yǎng)設(shè)備這一變量，分析不同設(shè)備之間的差異性。

◣工藝參數(shù)因素：

嚴(yán)格復(fù)核，準(zhǔn)確把控

科研人員對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了全面的復(fù)核與嚴(yán)格把控，實(shí)時(shí)監(jiān)控培養(yǎng)過(guò)程中設(shè)備的溫度、波動(dòng)以及持續(xù)性曲線。密切關(guān)注這些參數(shù)是否始終處于合理范圍內(nèi)，避免因工藝參數(shù)不當(dāng)影響胚胎的正常生長(zhǎng)。

◣親魚(yú)的選擇：

優(yōu)中選優(yōu)，保障遺傳質(zhì)量

科研人員優(yōu)先挑選處于繁殖狀態(tài)的親魚(yú)，從源頭上保障了胚胎的質(zhì)量。

◣培養(yǎng)環(huán)境：

精細(xì)調(diào)控，營(yíng)造理想條件

科研團(tuán)隊(duì)對(duì)培養(yǎng)環(huán)境進(jìn)行了精細(xì)化的調(diào)整。在水質(zhì)方面，嚴(yán)格控制酸堿度、硬度以及水中溶解氧的含量，定期檢測(cè)水質(zhì)并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保水質(zhì)始終符合胚胎發(fā)育的要求。

結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍然不理想，研發(fā)陷入停滯困境。

2.解決方案

直到科研人員發(fā)現(xiàn)近年來(lái)有文獻(xiàn)指出，低頻震動(dòng)會(huì)干擾斑馬魚(yú)魚(yú)鰭骨骼的正常發(fā)育，還可能致使胚胎發(fā)育早期出現(xiàn)多種異常狀況[4][5] 。這一發(fā)現(xiàn)引起了科研人員的高度重視，因?yàn)楹苡锌赡苁菍?dǎo)致胚胎死亡的重要潛在因素之一。

經(jīng)過(guò)深入分析，發(fā)現(xiàn)之前使用的培養(yǎng)箱，因其壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生明顯震動(dòng)，判斷或許就是影響胚胎發(fā)育的“罪魁禍?zhǔn)住??？紤]到該情況，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)采用新推出的半導(dǎo)體制冷培養(yǎng)箱。這款新型培養(yǎng)箱的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)極其微小，能減輕對(duì)胚胎的不良影響。

采用半導(dǎo)體制冷培養(yǎng)箱開(kāi)展實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有了改善，胚胎存活率從原先令人擔(dān)憂的不足20%大幅提升至近90%。

這一變化不僅縮短了實(shí)驗(yàn)周期、降低了成本，還讓相關(guān)研發(fā)工作得以順利推進(jìn)，為后續(xù)研究打開(kāi)了新局面。

3.行業(yè)應(yīng)用

半導(dǎo)體低溫培養(yǎng)箱不僅適用于斑馬魚(yú)胚胎培養(yǎng)，還可應(yīng)用于其他對(duì)振動(dòng)敏感的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，如蛋白結(jié)晶等。

4.產(chǎn)品推薦

半導(dǎo)體低溫培養(yǎng)箱：無(wú)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，振動(dòng)極小，適合對(duì)振動(dòng)敏感的實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1].國(guó)家斑馬魚(yú)資源中心

http://www.zfish.cn/subCenter/czrc/news/detail/93/%E7%A0%94%E7%A9%B6%E5%8A%A8%E6%80%81/737

[2].陳楠,高雯,張磊等.水溫、pH值和光照對(duì)斑馬魚(yú)受精卵孵化率的影響[J].水產(chǎn)養(yǎng)殖,2016,37(7):27-31

[3].李忻林,董洪坪,王婷等. 溫度對(duì)斑馬魚(yú)胚胎發(fā)育的影響[J]. 四川動(dòng)物,

2014,33(6):829-835.DOI:10.3969/j.issn.1000-7083.2014.06.004.

[4].Jeradi, S., Franz-Odendaal, T.A. Vibration exposure uncovers a critical early developmental window for zebrafish caudal fin development. Dev Genes Evol 232, 67–79 (2022). 

[5].Laura N. Vandenberg,Claire Stevenson,Michael Levin ，Published: December 10, 2012

Low Frequency Vibrations Induce Malformations in Two Aquatic Species in a Frequency-, Waveform-, and Direction-Specific Manner

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0051473