Danio pręgowany - rybka, która w 80 proc. przypomina człowieka

Ryba danio pręgowany (inaczej zebrafish, czyli ryba-zebra) to popularna rybka akwariowa. Jednak naukowcom z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie służy do badań nad licznymi chorobami, np. nowotworowymi, a także tymi na tle psychicznym, np. depresją. Danio pręgowany może także pomóc rozwiązać zagadkę regeneracji uszkodzonego rdzenia kręgowego czy problem uzależnienia od narkotyków i leków. Okazuje się bowiem, że pięciocentymetrowa rybka ma bardzo wiele wspólnego z człowiekiem i z powodzeniem może zastąpić w eksperymentach myszy czy szczury.

Danio pręgowany, inaczej zebrafish (czyli ryba-zebra), to słodkowodna mała rybka, należąca do rodziny karpiowatych, a jej bliscy to karp i karaś złocisty, zwany popularnie złotą rybką.

Danio pręgowany zamieszkuje wolno płynące lub stojące wody Indii, Pakistanu, Nepalu, Bangladeszu i Birmy. Często można go też spotkać w domowych akwariach. Naukowcom z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie służy do badań nad licznymi chorobami.

Danio pręgowany może zastąpić w badaniach myszy i szczury

Okazuje się, że 80 proc. genomu zebrafish jest podobne do ludzkiego. Dzięki temu na organizmie tej ryby można tworzyć różne modele chorób człowieka i badać ich przebieg. Analizując przebieg chorób, można zrozumieć, co się dzieje w ciele chorego człowieka. Ta wiedza przybliża naukowców do najważniejszego celu, czyli do odkrycia leków na nękające ludzi choroby.

Dodatkowo danio pręgowany bardzo szybko się rozmnaża. Ryba dojrzewa w ciągu zaledwie 3 miesięcy, a jedna para ryb w ciągu tygodnia tworzy aż 300 embrionów, dzięki czemu naukowcy w szybkim czasie mają ogromną ilość materiału do badań. Obecnie w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie w akwariach trzymanych jest ok. 7000 osobników ryb.

Danio pręgowany - obok muszek owocowych, myszy czy szczurów - jest organizmem modelowym stosowanym w nauce od lat. Pozwala na przeprowadzenie badań, których nie można byłoby przeprowadzić na ssakach, np. gryzoniach.

Poza tym rybki są pomocne dla naukowców już od pierwszych godzin swojego życia. W przypadku ludzi nowy organizm rozwija się w brzuchu mamy, dlatego bardzo trudno jest obserwować jego rozwój. Podobnie jest u innych ssaków, np. psów, kotów, myszy. U ryb to wygląda inaczej. Do zapłodnienia dochodzi poza ciałem matki - w wodzie. Cały proces rozwoju ryby zachodzi w wodzie, dlatego naukowcy mogą go łatwo śledzić, używając szkła powiększającego lub mikroskopu.

Dzięki temu można sobie wyobrazić, jak przebiega rozwój dziecka w brzuchu mamy. Początkowy rozwój ssaków i ryb jest bowiem identyczny. Od momentu zapłodnienia jaja do postaci larwalnej ten rozwój jest porównywalny.

Duże znaczenie ma także fakt, że na wczesnych etapach rozwoju danio pręgowany jest całkowicie przezroczysty (charakterystyczne paski pojawiają się w późniejszym etapie rozwoju). W związku z tym można obserwować komórki, które się dzielą, przesuwają w czasie rozwoju. Badacze mogą podglądać, jak w jaki sposób powstaje serce, mózg i inne narządy wewnętrzne.

Co więcej, mogą zobaczyć nawet przepływy w naczyniach krwionośnych. Oczywiście pod odpowiednim mikroskopem. Obserwując serce i chociażby duże tętnice będzie widać przepływ krwinek czerwonych, co jest unikatowe.

W rezultacie naukowcy wiedzą, co się dzieje w każdej godzinie rozwoju rybki.

- Dzięki tym rybom można przeprowadzić badania na większą skalę niż przy użyciu ssaków - powiedział podczas konferencji poświęconej rybce danio prof. Jacek Kuźnicki, prezes Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie.

- Przeprowadzenie doświadczenia na kilkudziesięciu tysiącach związków chemicznych jest niemożliwe do wyobrażenia w przypadku myszy czy szczurów - zaznaczył ekspert.

- Tymczasem zastosowanie w badaniach danio pręgowanego pozwala nawet w ciągu kilku miesięcy wyróżnić spośród kilkudziesięciu tysięcy związków dwie czy trzy substancje będące kandydatem na lek - dodał prof. Kuźnicki.

W porównaniu ze ssakami prostsze i szybsze jest też wprowadzanie modyfikacji genetycznych u rybek. Do genomu ryb można wprowadzić modyfikacje, które sprawią, że określony typ komórek będzie świecił, co ułatwi później obserwację tych komórek.

Profesor zaznaczył także, że danio pręgowany nie wyeliminuje całkowicie badań na myszach czy szczurach. Jedynie znacznie ograniczy wykorzystanie ssaków w badaniach.

Danio pręgowany - w leczeniu jakich chorób może pomóc?

Jak już wspomniano, na organizmie tej ryby można tworzyć różne modele chorób człowieka i badać ich przebieg. Na przykład, rybom można np. wszczepiać ludzkie komórki rakowe, znakować je innym kolorem i oglądać rozwój raka na poziomie komórkowym albo np. badać interakcje tych komórek z komórkami immunologicznymi i komórkami, tworzącymi żyły. to bardzo ważne, ponieważ w niektórych przypadkach wzrost żył jest pierwszym etapem bardzo niebezpiecznej fazy rozwoju raka.

W tej chwili naukowcy szukają także metod np. dla walki z chorobą Alzheimera i innymi chorobami neurodegeneracynymi. Badają także mechanizmy rodzinnej postaci choroby Parkinsona.

Przykładem aktualnie prowadzonych z pomocą danio pręgowanego badań są też poszukiwania genetycznych uwarunkowań skoliozy.

- Choroba ta jest bardzo częsta, ale zadziwiająco - mimo niezwykłego rozwoju genetyki - w zasadzie nie wiemy, jakie są jej przyczyny, jakie geny są za nią odpowiedzialne - powiedziała prof. Lilianna Solnica-Krezel z Washington University School of Medicine (USA).

Odkryto również, że ryby z gatunku danio pręgowany mogą rozwinąć depresję pod wpływem przewlekłego stresu. Są więc one dobry modelem dla zrozumienia i leczenia tych zaburzeń u ludzi.

Poza tym danio pręgowany może się uzależnić od substancji psychoaktywnych, w tym opioidów, podobnie jak ludzie. Pozwala to na testowanie na nich różnych substancji hamujących głód narkotykowy, co w przyszłości może zaowocować opracowaniem nowych leków.

Danio ma także niezwykłą zdolność do regeneracji swojego rdzenia kręgowego, kiedy ulegnie on uszkodzeniu. Naukowcy od dawna pracują nad uporaniem się z tym problemem i dzięki rybce mogą zbliżyć się do jego rozwiązania.

Swoimi doświadczeniami z badań przy użyciu danio pręgowanego naukowcy z całego świata wymieniali się na międzynarodowej konferencji naukowej "2nd International FishMed Conference on Zebrafish Research", która odbyła się pomiędzy 25 a 27 marca 2018 roku w Warszawie.

Danio pręgowany w Międzynarodowym Instytucie Badań Molekularnych i Komórkowych w Warszawie

Źródło: Youtube.com/International Institute of Molecular and Cell Biology in Warsaw

Monika Majewska