老化是每個生物的必經的過程，也是長期以來醫學致力了解的問題。由於整體的老化過程牽涉到生物的多個器官及系統，增添了建立老化研究模式的難度。為了在較短的時間得到研究數據，研究人員在進行老化相關研究時會盡量選擇壽命短、體積小、且基因體已經被解碼的模式生物，例如：酵母菌、線蟲、果蠅這些無脊椎模式生物。這些無脊椎生物的生命週期介於1到5週不等，基因體也已被解碼多年，是許多研究常用的模式生物。固然這些既有的模式生物的生命週期非常短，但這些無脊椎動物與人類相距甚遠，它們缺乏許多器官、系統及老化相關的生物路徑（biological pathways），使得許多研究無法在這些模式中進行研究。若要了解這類問題，只能使用脊椎動物模式，如：老鼠或斑馬魚模式。但在老化研究上卻面對一個現實的考量——這些脊椎動物模式的壽命介於3到5年之間。考量時間及成本，這樣的動物模式用在老化研究上也相當不適合。投入老化研究的科學家勢必得再尋找一個更適合脊椎動物模式以突破這樣的困境。
因此科學家看上了來自辛巴威（Zimbabwe）、莫桑比克（Mozambique）的小型淡水魚——非洲青鱂魚（African turquoise killifish）。這種魚最早於1968年在辛巴威的淡水池塘被發現。他們天然生活的熱帶淡水池塘，一年只會在短暫的雨季中有水，因此這種魚發展出非常短的生命週期，從魚卵發育成魚只需要30-40天，而在實驗室的平均壽命為4-6個月。這種魚是目前已知壽命最短的脊椎動物，比起斑馬魚或老鼠更適合用在老化研究上。
非洲青鱂魚除了有生命週期短的優點外，它的染色體的端粒（telomeres）長度比實驗鼠更接近人類；且有別於斑馬魚，青鱂魚的性別決定系統是與人類一樣的XY染色體，不是一般魚類的ZW染色體系統。這些魚隨着生長的時間也會出現像顏色暗淡、肌肉質量減少、長腫瘤和活動力下降的這些老化的徵兆。這些優點使得科學家有機會以它們為模式做出更接近人類老化及疾病的實驗。
由於非洲青鱂魚是一個較新的模式生物，缺乏基因圖譜（genetic map）及已被定序的基因體作為實驗依據。為了支持非洲青鱂魚模式生物的研究，史丹佛大學的研究團隊，完成了非洲青鱂魚的全基因體定序、找出青鱂魚與其他物種同源的基因、以RNA-sequncing的方式分析青鱂魚不同組織的基因表現狀況、用H3K4me3組蛋白免疫沉澱後定序的方式尋找基因的轉錄起始位置（Transcriptational Start Site）。在充分了解青鱂魚的基因後，為了驗證這個模式生物可以確實反映人類疾病，研究人員選擇了13個已知與人類老化相關且在青鱂魚同源的基因。運用時下最夯的基因編輯工具CRISPR/Cas9（Clustered Regularly Interspaced Short Panlindromic Repeats /Cas9，欲知更多CRISPR/Cas9的詳情，請參閱時下最夯！基因編輯器CRISPR ），將Cas9及引導基因編輯的gDNA以顯微注射的方式注射到青鱂魚單細胞時期的受精卵中，成功在非洲青鱂魚準確剔除這些基因，這些老化相關基因被剔除的青將魚都出現老化的表現型（phenotype）。以端粒酶（telomerase）蛋白，TERT基因為例，染色體端粒已知是彌補細胞老化最重要的機制之一，在剔除的TERT基因的非洲青鱂魚會表現出端粒變短、細胞迅速衰老、隔代早現遺傳（genetic anticipation）的缺陷。
當然由於非洲青鱂魚不是哺乳類，所得出的結果未必能完全反映人類疾病，但這未嘗不是一個更方便的研究工具。使用非洲青鱂魚的實驗室作為老化研究模式生物的實驗室仍在增加中。就讓我們期待這樣的新模式生物給我們帶來更多關於老化相關的研究突破吧！
參考資料：
- Herel I. et al. (2015). A Platform for Rapid Exploration of Aging and Diseases in a Naturally Short-Lived Vertebrate. Cell Vol. 160, issue 5, pg. 1013-1026 DOI: 10.1016/j.cell.2015.01.038
- Dance A. (2016). Live fast, die young. Nature vol. 535, pg. 453–455 DOI: 10.1038/535453a
圖片來源：
https://goo.gl/hBfSDR
