斑马鱼显微CT实验介绍

斑马鱼作为传统的脊椎动物模型已经广泛应用于人类疾病和胚胎发育过程的研究，斑马鱼全基因已经完全清楚，与人类基因组有85%同源性，这意味着在斑马鱼身上进行的实验，其结果很多都适用于人类。斑马鱼与其他实验常用动物相比，具有较高的繁殖率和生长速率，并且其胚胎发育过程是在体外进行的，科研人员通过显微镜直接观察斑马鱼受精卵到囊胚期再发育成为小鱼的全过程。这一特点对于胚胎发育方面的研究和基因工程方面的研究具有重要意义，易于进行基因敲除和敲入。另外，相比于常用的小鼠、大鼠等模式动物，斑马鱼的饲养成本较低，繁殖能力强，更容易获得大量个体，便于展开大样本量研究的优点。因此，斑马鱼作为模式生物，已经在生命科学研究领域得到了广泛应用。

显微CT（micro computed tomography，微计算机断层扫描技术），又称微型CT、小动物CT，是一种非破坏性的3D成像技术，可以在不破坏样本的情况下清楚了解样本的内部显微结构。它与普通临床的CT最大的差别在于分辨率极高，可以达到微米（μm）级别，因此具有良好的“显微”作用。小动物CT可用于医学、药学、生物、考古、材料、电子、地质学等领域的研究。目前国外有不少科研人员采用此项技术进行骨科领域的研究。通过这项技术能够获得骨骼的多个常用而有重要意义的参数数据，而通过扫描图像能够直观地观察到骨的变化情况，包括骨小梁的形态结构变化。

本次实验是尝试使用显微CT观察斑马鱼的骨骼结构。目前使用斑马鱼进行骨科研究的已经很普遍，因为斑马鱼便于在胚胎时期进行基因的敲除和敲入，这就有利于我们研究某基因对动物骨骼的影响。而显微CT具有较高的分辨率，并且能对骨骼结构进行骨参数分析，是骨科研究中的先进研究技术。如果可以通过显微CT对基因突变后的斑马鱼进行观察，将会为骨科研究领域翻开新的一页。

本次实验采用的仪器是中科恺盛的ZKKS-MCT-Sharp-V显微CT，扫描参数是电压50Kvp，功率50W，4帧叠加，视野4 cm×4 cm。实验材料选择90d的斑马鱼，固定后进行扫描。

实验过程：首先将斑马鱼用模具固定，进行扫描，扫描之后整体重建，之后根据感兴趣的区域再进行局部重建，局部重建之后再进行骨分析。

实验结果如下：

图一 斑马鱼显微CT扫描二维纵切片图

图二 斑马鱼显微CT扫描二维切片图

图三 斑马鱼显微CT扫描三维纵切片图

图四 斑马鱼骨参数分析骨骼三维图

图一和图二是扫描之后经过局部重建得到的二维切片图，图一是沿着Y轴进行切割的纵片图，图二是沿着Z轴进行切割的切片图。从图中可以看到，显微CT可以将头骨、脊椎骨、肋骨和鱼鳍骨等清晰地扫描出来。图三则为局部重建后的三维图像，可以看到半透明的肌肉包裹着的骨骼结构，这张图片更能清晰而完整地展示斑马鱼的骨骼结构。以上三张图片都表明利用显微CT可以直观地对斑马鱼的骨骼结构进行形态观察。而图四则是经过骨分析之后的图片，这张图片中将肌肉等组织除去了，只剩下骨骼结构，能够单纯针对骨骼进行研究，一目了然。

除了以上这些直观的图像之外，通过骨分析还能够获得一系列骨参数，例如在研究骨质硬化和骨质疏松中常会关注的参数BMC、TMC、BMD、TMD、Tb.N、Tb.Sp、Tb.Th、Tb.Pf等。这些数据有利于进行对比，以获得量化指标。

综上，本次尝试证明了显微CT在斑马鱼的骨骼研究中具有重要的价值，其作为先进的研究方法必将为骨科研究带来极大地便利。