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斑马鱼技术在功能性食品研究中的应用 | 2021斑马鱼技术应用专家研讨会在京召开

目前,越来越多的生物活性成分在食物中发现,通过一些活性成分的配比形成的功能性食品已渐渐运用于生活,但食品研究领域也存在着不少问题,如如何区分活性化合物、如何推断活性化合物是否具有生物学特性并且其安全性缺乏可靠的实验依据。

故研究确认食品的有效活性成分并对其安全性进行评价,是目前食品研究一个重要内容。

斑马鱼——功能性食品研究新星

斑马鱼是一种脊椎动物,与人类基因同源性高达87%,其信号传导通路与人类基本近似,生物结构和生理功能与哺乳动物高度相似,具有饲养成本低、体积小、发育周期短、体外受精、透明易观察、单次产卵数较高、给药量小等特点。目前,斑马鱼已被美国国家卫生研究院(NIH)列为继大鼠和小鼠之后的第三大模式生物。

斑马鱼被广泛应用于药物、医学、生命科学、以及环境安全检测等多个领域。近年来,斑马鱼在食品安全性评价、活性成分筛选及作用机制研究等方面都有着广泛应用。

斑马鱼及其胚胎在食品功效评价中的应用

1. 代谢性疾病

斑马鱼具有控制人体代谢的所有关键器官和调控机制,是研究代谢紊乱的良好模型。利用斑马鱼建立的动脉粥样硬化模型,可以直接且动态观察到血管硬化的发展情况。

此外,斑马鱼可以用来评估功能性食品和化合物对肥胖发育和治疗的影响。斑马鱼胚胎和幼鱼因本身透明,脂肪染色可直接观察,可以用来快速观察脂肪沉积。研究表明,葡萄酒渣提取物和白藜芦醇及其糖苷被证明可以增加脂肪储备消耗。山奈酚具有调节脂质代谢的抗肥胖作用。

2. 抗氧化性能

斑马鱼被广泛用于筛选具有抗氧化潜力的分子,方法有多种, 比如直接测定活性氧的产生,或者测量其他氧化损伤的生物标志物和相关过程。

多糖一般是功能食品成分的重要补充来源。实验研究发现,芦荟多糖在偶氮二异丁脒盐酸盐诱导和岩藻多糖在炎症诱导的斑马鱼中的抗氧化性能中,芦荟多糖和岩藻多糖处理组均显著降低了ROS的产生。

氧化应激诱导的细胞凋亡也被研究,以进一步评估化合物的抗氧化能力。与未处理组相比,AAPH诱导前用芦荟多糖处理斑马鱼、高糖诱导前用墨角藻黄素处理斑马鱼、乙醇诱导前用多酚类化合物处理斑马鱼、紫外线照射前用槲皮苷和黄酮处理斑马鱼均可使细胞凋亡减少。

其他氧化损伤的生物标志物已经被用来评估功能分子的抗氧化能力, 如脂质过氧化标志物,包括丙二醛。

3. 免疫调节

利用转基因斑马鱼(中性粒细胞特异性髓过氧化物酶启动子下表达绿色荧光蛋白),观察中细粒细胞向伤口部位迁移的数量,来筛选从天然产物中提取化合物的抗炎活性。

抗炎的其他观察指标如炎症因子也常来筛选抗炎物质, 结核杆菌素B(TTB)来源于马尾藻类海草,研究发现TTB显著抑制脂多糖诱导,斑马鱼炎症生产的促炎细胞因子如白介素, 表明TTB可能被用作功能性抗炎食品和营养保健品。

肠道免疫是近几年来研究比较多的,用嗜水气单胞菌感染斑马鱼,研究发现两株高黏附性乳酸菌处理后具有肠道粘膜免疫保护作用。

4. 抗血管新生的活动

目前在该领域研究最多的主要活性成分是多酚。通过斑马鱼胚胎实验测试了诺比列酮(一种从柑橘类水果中提取的多甲氧基类黄酮),发现这种多酚抑制了斑马鱼节间血管的形成。

其他多酚类化合物如槲皮素,破坏转基因斑马鱼胚胎的节间血管、背主动脉和后主静脉的形成、白藜芦醇衍生物,引起斑马鱼节间血管收缩,下调血管内皮细胞生长因子受体2(VEGFR2)mRNA的表达抑制血管生成和 4-甲基伞形花序酮抑制转基因斑马鱼节间血管的形成。除此之外,一些天然提取物,比如肉桂、硫酸多糖和绿原酸均可阻断斑马鱼新生血管的形成。

5. 神经保护

斑马鱼已被用于测试食品化合物在不同神经科学领域的生物活性。研究表明,槲皮素和芦丁对东莨菪碱诱导的斑马鱼抑制性回避记忆缺陷也具有潜在的保护作用,这表明这些黄酮类化合物可能是预防和治疗神经退行性疾病的潜在药物。

斑马鱼在学习、睡眠、药物成瘾及其他神经行为表型与人类相似。斑马鱼胚胎时期还可以观察到一些运动行为,如逃避反射、游动等。此外,斑马鱼在回避食物等行为上有变化,食欲和食物摄入量的调节与哺乳动物的调节相似。因此,在该模型中研究食物或食物复合物成瘾或厌食症等复杂行为是可行的。

随着消费水平的不断升级,消费者对于高品质的食品、功能性食品等的需求也在日益攀升。斑马鱼实验结果不仅可以成为功能性食品配方确定的依据,还可以研究产品功效机制,为配方的功效在机制上提供支撑。

2021斑马鱼技术应用专家研讨会在京召开

为促进斑马鱼技术在中药、保健食品和食品等领域的应用,加快推进斑马鱼技术的标准化、规范化与产业应用,7月17日,由中国保健协会健康服务与研究专业委员会、杭州环特生物科技股份有限公司联合主办的“2021斑马鱼技术应用专家研讨会”在北京召开。

中国工程院院士、天津中医药大学名誉校长张伯礼,北京中医药大学原校长郑守曾教授,国家市场监督管理总局特殊食品司副司长樊红平,中国保健协会党支部书记张为佳,原国家食品安全评估中心主任、中国营养学会副理事长严卫星,国家食品安全评估中心主任李宁,国家食品安全评估中心毒理室主任贾旭东,中国疾病预防控制中心营养与健康所所长兼党委书记、国家卫生健康标准委员会营养标准专业委员会主任委员丁钢强,国家市场监督总局管理总局特殊食品司四级调研员李亚琦,中国保健协会副理事长、高级工程师李萍,中国中药协会原执行副会长王瑛,北京市食品药品化妆品检验所所长杨文良,北京中医药大学教授周立群,中国科学院微生物基因组研究中心主任朱宝利,国家浙江新药安全性评价研究中心原主任、浙江省医学科学院首席科学家宣尧仙,国家食品安全风险评估中心研究员周宇红,上海疾病预防控制中心原副主任仲伟鉴,中国药研实验动物中心主任康峰,北京大学城市与环境学院副教授张照斌,中国环境科学院研究员安立会,北京实验动物学学会秘书长、《实验动物科学》杂志编辑部主任胡建武,新希望集团副董事长、厚生投资创始合伙人王航,环特生物首席科学家李春启博士等近60位国内资深院士、专家及企业代表出席本次会议。会议由中国保健协会副理事长李萍主持。

中国保健协会党支部书记张为佳代表主办方致辞。张为佳书记指出,在后疫情时代,人民对美好生活的需求更加强烈,希望获得更加多样化、更高品质的健康营养消费产品。本次研讨会无论从国家经济社会发展,还是健康产业发展的角度来看都非常有意义。

环特生物首席科学家李春启博士首先系统地介绍了斑马鱼技术的发展史、斑马鱼技术在大健康产业中的应用现状。斑马鱼技术在医药研发领域的应用已经接近40年,科学性和实用性也得到了较充分的验证。李春启博士向与会专家分享了斑马鱼技术在中药研究与质量控制、保健食品研发以及食品安全风险筛查与评估方面的大量应用案例,涵盖了原料快速筛选、配方功效评价、产品质量控制等多个方面。

专家们现场就斑马鱼技术的特色和优势、价值定位、行业应用方向、标准化及规范化等议题进行深入探讨,并初步达成了共识。与会专家普遍认可斑马鱼技术速度快、效率高、成本低的优点,认为斑马鱼技术符合国际实验动物“3R”原则、国家“碳中和、碳达峰”发展目标,一致认为斑马鱼技术与哺乳动物等经典方法具有很好的互补性,应用前景广阔、发展潜力巨大。无论是创新药物、中药还是保健食品领域,斑马鱼技术作为一种研究方法都已经得到了比较广泛的使用和认可;斑马鱼技术作为一种快速、高效、低成本的研发手段,也有助于企业开发出品质更好、更有特色的产品。在食品安全风险筛查和研究方面,斑马鱼技术近年来的应用也越来越多,为筛查和鉴定潜在的未知风险物质提供了一种高效的活体评价手段。

针对斑马鱼技术未来的发展,与会专家认为首先要继续加强对斑马鱼技术的深度和广度研究,夯实斑马鱼技术的优势,使斑马鱼技术作为一种研究手段得到更广泛的认可与使用;其次要逐步开展斑马鱼技术的规范化和标准化,从斑马鱼养殖、模型构建、评价实验操作等多个方面开展标准化研究,选择斑马鱼优势明显的具体行业应用场景来重点攻关,争取让斑马鱼技术的个别评价方法先成为政府执法检查的依据;此外还要与不同产业的同行开展广泛的合作,通过合作研究、技术开发、人员培训等方式让斑马鱼技术在更多的领域、更多的机构得到应用,行业的广泛的应用有助于推动斑马鱼行业标准甚至国家标准的制订与发布。

新希望集团副董事长、厚生投资创始合伙人王航表示,企业要想持续发展,必须具备科技内核,用科学技术引领企业发展。从动物饲料到动物蛋白,再到目前的营养食品和老年健康产业,我们一直持续投资技术创新,致力于提升食品安全、减少食品供应环节的浪费,提供更优质的营养食品,在应对人口老龄化等方面为社会贡献力量。

斑马鱼技术在功效与安全性评价方法上的前沿性与先进性,目前已获得高度认同。王航表示,在后续的技术发展和应用中,既要坚持科学审慎的精神,又要积极应用于急迫性的痛点问题,实现突破性与系统性、先进性与开放性之间的平衡。

据悉,基于对斑马鱼技术在食品安全和营养健康领域的应用价值的认可,厚生投资和厚新健投在4年前投资了环特,未来将继续与环特生物联动,共同推动斑马鱼技术在中国食品安全生态中的产业化应用进程。

张伯礼院士最后做了本次会议的总结性发言。张院士指出,斑马鱼技术有它的独特优势和可适用性,是一种重要的模式生物,有很好的发展前景,他们的科研团队在中药研究中也经常使用斑马鱼技术。针对斑马鱼技术的发展和产业应用,张院士指出要明确斑马鱼技术的价值定位,充分发挥其“快速、直观、透明、符合动物伦理性”等优势,与其它技术方法相互补充、扬长避短;要规范和深化技术,建立更稳定、更系统的斑马鱼技术体系。最后,张院士强调我们要有平视的心,要敢于在科学的基础上建立国外没有的标准,要有引领世界的信心,不能因为国外没有标准我们就不能做。

本次专家研讨会明确了斑马鱼技术的特色、优势、应用价值,同时也为斑马鱼技术的发展和应用提供了非常有指导意义的宝贵意见,本次研讨会在斑马鱼技术的应用发展进程中具有重要意义。方向明确、前景广阔,相信斑马鱼技术未来必然会爆发更强大的生命力!

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