20.11.2017
PL EN
24.12.2013 aktualizacja 24.12.2013

FISHMED, czyli entuzjazm w akwarium

Danio pręgowane, małe pręgowane rybki, w przyszłości mogą przyczynić się do wynalezienia lekarstw na choroby neurodegeneracyjne, schorzenia serca czy nowotwory. W Polsce do prac laboratoryjnych wykorzystują je badacze w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej (MIBMiK).

Na utworzenie profesjonalnej hodowli oraz sfinansowanie całej gamy oryginalnych badań znalazły się naprawdę duże pieniądze.

MODEL DLA WSZYSTKICH CHORÓB LUDZKICH

W akwariach ulokowanych na najniższych poziomach instytutu pływa około 6 tysięcy kolorowych rybek w różnych stadiach rozwoju. Te akwaria badawcze w niczym nie przypominają udekorowanych roślinami, ozdobnych akwariów, jakie znamy z naszych domów czy ogrodów zoologicznych. Jednak i w tym przypadku rybki wymagają pracochłonnych zabiegów, tj. utrzymania odpowiednich parametrów wody, regularnego karmienia, prac pielęgnacyjnych, zapewnienia innych warunków określonych przepisami jako „dobrostan”.

Jak tłumaczy w rozmowie z PAP prof. Jacek Kuźnicki, dyrektor MIBMiK, zarodek danio pręgowanego przez pierwsze dni życia jest praktycznie przezroczysty - naukowcy mogą zobaczyć poszczególne komórki wewnątrz ciała ryby, co ułatwia pracę i umożliwia przyżyciowe obserwacje procesów zachodzących wewnątrz organizmu.

Badania prowadzone są na jednokomórkowych jajach lub embrionach. Organizmom we wczesnych fazach rozwoju można wstrzykiwać substancje hamujące ekspresję określonych genów, aby zaburzyć pewne szlaki sygnałowe. Dodając substancje do wody, można także badać efekt działania różnych związków chemicznych.

„Model ryby ma tę zaletę, że możemy uzyskać ogromną liczbę 2-3 dniowych zarodków i przy użyciu metod szeroko przepustowych przebadać w ciągu kilku miesięcy kilkadziesiąt tysięcy różnych związków chemicznych jako potencjalnych leków. Zmniejsza się przy tym koszt badań, co z kolei jest niewykonalne z wykorzystaniem gryzoni” – mówi prof. Kuźnicki.

Dodaje, że ryba jest genetycznie bliska człowiekowi, ma bowiem 70 proc. identycznych genów, a 90 proc. podobnych. Jeśli badacze identyfikują mutację w ludzkim genie, to z dużym prawdopodobieństwem mogą ten sam gen odnaleźć i zmutować u danio pręgowanego. Mutacje genów znalezione u danio mogą stać się również pomocne przy rozwiązaniu zagadek chorób genetycznych człowieka.

Praktycznie każda ludzka choroba może zostać odzwierciedlona poprzez odpowiednie manipulacje w modelu ryby. Badacze potrafią zmutować określony gen u ryb, o którym wiedzą, że jest sprawcą choroby u człowieka. Następnie obserwują patologiczne zmiany w trakcie całego rozwoju danio. Na takim modelu prof. Kuźnicki pracuje z prof. Oliverem Bandmannem - lekarzem i naukowcem z Sheffield, który stworzył rybny model rodzinnej postaci choroby Parkinsona. Jest to rybka zmutowana w genie o nazwie pink-1.

„Prof. Bandmann opisał u niej powolne zanikanie neuronów, które produkują dopaminę. Jest to dokładnie ten sam mechanizm, który wywołuje postęp choroby u ludzi. Kiedy w określonej części naszego mózgu zaniknie 80 procent takich neuronów, wówczas pojawia się choroba Parkinsona. U ryby można prześledzić przebieg tych patologicznych zmian” – wyjaśnia profesor.

Uczeni szukają zatem sposobów, żeby im zapobiec. Rozpuszczają w wodzie różne substancje i sprawdzają, czy mogą one wstrzymać lub przynajmniej opóźnić proces zanikania neuronów dopaminergicznych. Od wielu lat nie ma nowych leków na chorobę Parkinsona. Dawki klasycznego leku muszą być stopniowo zwiększane, a i tak po pewnym czasie przestają działać.

Rybka jest również pomocna w poszukiwaniu leków na raka. Zespół prof. Macieja Żylicza współpracuje z prof. B. Ewą Snaar-Jagalską z Lejdy w Holandii. Prof. Snaar-Jagalska dowiodła, że u ryby można dokonać m.in. transplantacji komórek nowotworowych prostaty i obserwować rozwój tego nowotworu. Aktywacja lub hamowanie wybranych genów pozwala zrozumieć przyczyny rozwoju tej choroby. Również w takim modelu uczeni szukają sposobów na zahamowanie procesu nowotworowego przez testowanie różnych związków chemicznych podając je do wody, w której żyją ryby.

„Jednak od tych badań do ich praktycznych zastosowań wciąż pozostaje daleka droga. Każdy nowotwór jest inny i nawet u jednego pacjenta różne części nowotworu różnie się zachowują. Mimo to, tego rodzaju badania przybliżają nas do lepszego zrozumienia procesu nowotworzenia i identyfikacji sposobów walki z rakiem. Obecnie dostępne leki przeciwnowotworowe to m.in. efekt podobnych eksperymentów” – zaznacza prof. Kuźnicki.

Badania prowadzone z udziałem prof. Snaar-Jagalskiej pomogły zidentyfikować dwa nowe geny, które biorą udział w rozwoju nowotworu prostaty. Jest to, zdaniem rozmówcy PAP, znaczący postęp w zrozumieniu mechanizmu rozwoju tej choroby.

WSZYSTKO ZACZĘŁO SIĘ W AKWARIUM

Kilka lat temu grupa badaczy z MIBMiK zgodziła się, że dla zwiększenia jakości wyników i publikacji w najlepszych czasopismach potrzebny jest im lepszy dostęp do modeli zwierzęcych. Nie wystarczy bowiem pracować na cząsteczkach, czyli na białkach i kwasach nukleinowych, ani nawet na hodowanych tu liniach komórkowych, konieczna jest praca na modelach zwierzęcych.

Najczęściej stosowanym modelem w badaniach biologicznych i medycznych są gryzonie - myszy i szczury, jednak instytut nie ma własnej zwierzętarni, a z kolei badania ze ssakami są utrudnione ze względów etycznych.

Prof. Kuźnicki zaproponował więc rozszerzenie prac o nowy model badawczy, jakim jest ryba - danio pręgowany (ang. Zebrafish). Pomysł spotkał się z entuzjazmem zespołu uczonych, zgromadzonych w – nomen omen – akwarium, jak przyjęło się nazywać oddzieloną szklaną szybą część gabinetu szefa MIBMiK.

Aby wcielić go w życie, potrzebny był odpowiedni sprzęt oraz wiedza ludzi, którzy w innych ośrodkach badawczych na świecie zajmują się ową rybką, no i oczywiście fundusze. Pierwsze zestawy do hodowli ryby kupiono z projektu prof. dr hab. Marty Miączyńskiej, a finansowanego przez brytyjską fundację Wellcome Trust.

Polski instytut dysponował też milionem euro z programu REGPOT. Dofinansowanie otrzymał wniosek pt. „Proteins in health and disease”, akronim Health-Prot. W kolejnych edycjach programu można było aplikować o znacznie większe kwoty. Na realizację projektu o akronimie FishMed, czyli “Wykorzystanie modeli chorób ludzkich w danio pręgowanym do poszukiwania leków oraz miejsc ich uchwytu”, prof. Kuźnicki uzyskał 3,5 miliona euro.

W ten sposób stworzono w Warszawie profesjonalną hodowlę danio pręgowanego, kupiono sprzęt i zatrudniono w ramach grantu 22 fachowców. Dziś współpracują oni z dobrymi ośrodkami zagranicznymi, które od lat tworzą modele ludzkich chorób na danio pręgowanym.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Olszewska

kol/ agt/

Partnerzy

Copyright © Fundacja PAP 2017