Danio pręgowany ma tylko kilka centymetrów długości, ale mają moce o dużych rozmiarach. Kiedy ich serca lub mózgi są uszkodzone, regenerują się. Po odcięciu płetw odrastają. Gdy zostaną oślepieni, mogą odzyskać zdolność widzenia.
Ta ostatnia umiejętność jest przedmiotem niektórych potencjalnie przełomowych nowych badań. Naukowcy z Vanderbilt mogli odkryć klucz do regeneracji siatkówki danio pręgowanego. Jeśli proces ten można powielić u ludzi, może on wzmocnić nowe metody leczenia ślepoty spowodowanej chorobami siatkówki i obrażeniami.
„Gdy dowiedziałem się coraz więcej o tym, w jaki sposób danio pręgowany jest w stanie zregenerować większość tkanek i narządów, byłem zaintrygowany, zwłaszcza tym, że siatkówka danio pręgowanego może zostać uszkodzona, powodując ślepotę, ale przywrócenie wzroku zajmuje tylko trzy do czterech tygodni ”- mówi James Patton, profesor nauk biologicznych w Vanderbilt, który kierował badaniami.
Zebrafish, słodkowodna rybka nazwana tak ze względu na charakterystyczne paski, od dawna jest popularnym przedmiotem badań dla badaczy. Rozmnażają się łatwo w niewoli, szybko rosną, a ponieważ dzieci są całkowicie przezroczyste, co ułatwia badanie ich narządów. Są też ich zdolności regeneracyjne. Ponieważ dzielą one 70 procent kodu genetycznego człowieka, często można je wykorzystać do badania ludzkich cech genetycznych i chorób.
Struktura i typy komórek siatkówki danio pręgowanego są prawie identyczne jak u ludzi. Każda zawiera trzy warstwy komórek nerwowych: fotoreceptory wykrywające światło, poziome komórki integrujące sygnał i komórki zwojowe, które przekazują informacje wizualne do mózgu.
„Dlatego zaintrygowałem się tym, dlaczego ludzie nie mogą regenerować uszkodzonych siatkówek, a ryby mogą” - mówi Patton.
Te pięć zdjęć z 28 dni pokazuje, jak przebiega regeneracja w siatkówce danio pręgowanego. Pręty są pokazane na zielono, komórki regenerujące na czerwono, a wszystkie pozostałe komórki na niebiesko. Komórki regenerujące zastępują umierające pręty. (The Patton Lab / Vanderbilt) Uszkodzenie siatkówki jest przyczyną wielu głównych przyczyn ślepoty w rozwiniętym świecie. Przyczyny te obejmują zwyrodnienie plamki żółtej, często związaną z wiekiem chorobę, w której część siatkówki ulega uszkodzeniu, powodując rozmycie i puste plamki w polu widzenia; retinopatia cukrzycowa, w której cukrzyca uszkadza naczynia krwionośne w siatkówce; i barwnikowe zwyrodnienie siatkówki, stan genetyczny powodujący zwyrodnienie komórek fotoreceptorów pręcika siatkówki. Ponieważ ludzkie siatkówki nie regenerują się, jakiekolwiek uszkodzenie siatkówki spowodowane chorobą lub urazem jest trwałe.
Patton i jego zespół byli ciekawi, jak dokładnie inicjowana jest regeneracja siatkówki danio pręgowanego. Wcześniejsze badania sugerowały, że czynniki wzrostu wydzielane przez umierające fotoreceptory w oczach ryb mogą rozpocząć proces, wywołując iskrzenie komórek macierzystych w oczach, aby rozpocząć odróżnicowanie (powrót do wcześniejszego etapu rozwojowego), a następnie różnicowanie w nowe komórki siatkówki. Ale Mahesh Rao, jeden z absolwentów Patton, wpadł na pomysł, aby spojrzeć na neuroprzekaźnik GABA, przekaźnik chemiczny w mózgu, który zmniejsza aktywność neuronów, zauważając, że GABA kontroluje aktywność komórek macierzystych w mózgach myszy.
Zespół przetestował pomysł Rao, oślepiając danio pręgowanego - można to zrobić przez umieszczenie ich w ciemności na kilka dni, a następnie wystawienie ich na jasne światło - a następnie podanie im leków stymulujących GABA. Podawali również leki obniżające poziom GABA normalnie widzącemu danio pręgowanemu. Odkryli, że ślepe ryby, którym podano leki stymulujące GABA, nie mogły normalnie regenerować swoich siatkówki, podczas gdy normalne ryby o obniżonym poziomie GABA zaczęły regenerować swoje siatkówki. Sugeruje to, że to właśnie obniżone stężenie GABA zapoczątkowało proces regeneracji siatkówki.
Odkrycia zostały opublikowane w tym miesiącu w czasopiśmie Stem Cell Reports .
Od lewej do prawej: James Patton, Mahesh Rao i Dominic Didiano w laboratorium danio pręgowanego (The Patton Lab / Vanderbilt) „Mamy nadzieję, że wykorzystamy model ryb do zrozumienia czynników i mechanizmów regulujących regenerację siatkówki w nadziei, że możemy zastosować wnioski wyciągnięte z ludzi” - mówi Patton.
Zespół zaczyna testować teorię GABA na myszach. Jeśli to zadziała, przejdzie do prób na ludziach, sprawdzając, czy inhibitory GABA mogą stymulować regenerację siatkówki.
Jeśli badania rzeczywiście okażą się skuteczne u ludzi, niektórzy z prawie 40 milionów niewidomych na całym świecie mogą kiedyś podziękować maleńkiej rybce w paski.
