Длина рыбок данио составляет всего несколько сантиметров, но они обладают сверхспособностями. Когда их сердца или мозг повреждены, они восстанавливаются. Когда их плавники отрезаны, они отрастают. Когда они ослеплены, они могут восстановить способность видеть.
Именно эта последняя способность является предметом некоторых принципиально новых исследований. Ученые Вандербильта, возможно, обнаружили ключ к регенерации сетчатки рыбок данио. Если этот процесс может быть воспроизведен у людей, он станет основой новых методов лечения слепоты, вызванной заболеваниями сетчатки и травмами.
«Поскольку я узнал все больше и больше о том, как зебрафины способны регенерировать большинство тканей и органов, я был заинтригован, особенно тем фактом, что сетчатка рыбок данио может быть повреждена, вызывая слепоту, но до восстановления зрения требуется всего три-четыре недели. », - говорит Джеймс Паттон, профессор биологических наук в Вандербильте, который руководил исследованием.
Рыба-данио, пресноводный гольян, названный в честь своих характерных полос, долгое время был популярным объектом исследований для исследователей. Они легко размножаются в неволе, быстро растут, а дети полностью прозрачны, что облегчает изучение их органов. Тогда есть их регенеративные способности. Поскольку они разделяют 70 процентов генетического кода человека, их часто можно использовать для изучения генетических признаков и заболеваний человека.
Структура и типы клеток сетчатки рыбок данио почти идентичны человеческим. Каждый содержит три слоя нервных клеток: фоторецепторы, детектирующие свет, горизонтальные клетки, интегрирующие сигналы, и ганглиозные клетки, которые передают визуальную информацию в мозг.
«Поэтому я стал еще более заинтригован тем, почему люди не могут регенерировать поврежденную сетчатку, а рыба может», - говорит Паттон.
Эти пять изображений, охватывающих 28 дней, показывают, как происходит регенерация сетчатки рыбок данио. Стержни показаны зеленым, регенерирующие клетки - красным, а все остальные клетки - синим. Регенерирующие клетки заменяют умирающие стержни. (Паттон Лаб / Вандербильт) Повреждение сетчатки является причиной многих основных причин слепоты в развитых странах. Эти причины включают дегенерацию желтого пятна, часто связанную с возрастом болезнь, при которой часть сетчатки повреждается, вызывая размывание и пустые пятна в зрении; диабетическая ретинопатия, при которой диабет повреждает кровеносные сосуды в сетчатке; и пигментный ретинит, генетическое состояние, вызывающее дегенерацию фоторецепторных клеток сетчатки. Поскольку сетчатки человека не восстанавливаются, любое повреждение сетчатки, вызванное болезнью или травмой, является постоянным.
Паттону и его команде стало интересно, как именно начинается регенерация сетчатки рыбок данио. Предыдущие исследования предполагали, что факторы роста, секретируемые умирающими фоторецепторами в глазах рыб, могут запустить процесс, вызывая образование стволовых клеток в глазах, чтобы начать дедифференцировку (возвращаясь к более ранней стадии развития), а затем дифференцироваться в новые клетки сетчатки. Но Махеш Рао, один из аспирантов Паттона, получил идею взглянуть на нейротрансмиттер GABA, химический мессенджер в мозге, который снижает активность нейронов, отметив, что было обнаружено, что GABA контролирует активность стволовых клеток в мозге мышей.
Команда проверила идею Рао, ослепив рыбок данио - это можно сделать, поместив их в темноту на несколько дней, затем выставив их яркому свету и дав им ГАМК-стимулирующие препараты. Они также давали препараты, снижающие ГАМК, рыбкам данио с нормальным зрением. Они обнаружили, что слепая рыба, получавшая ГАМК-стимулирующие препараты, не могла нормально регенерировать сетчатку, в то время как нормальная рыба с пониженным уровнем ГАМК начала регенерировать сетчатку. Это говорит о том, что именно пониженная концентрация ГАМК положила начало процессу регенерации сетчатки.
Результаты были опубликованы в этом месяце в журнале Stem Cell Reports .
Слева направо: Джеймс Паттон, Махеш Рао и Доминик Дидиано в лаборатории рыбок данио (The Patton Lab / Vanderbilt) «Мы надеемся использовать модель рыбы, чтобы понять факторы и механизмы, регулирующие регенерацию сетчатки, в надежде, что мы сможем применить извлеченные уроки к людям», - говорит Паттон.
Команда начинает тестировать теорию ГАМК на мышах. Если это сработает, то начнутся испытания на людях, которые проверят, могут ли ингибиторы ГАМК стимулировать регенерацию сетчатки.
Если исследование действительно окажется успешным на людях, то некоторые из почти 40 миллионов слепых людей во всем мире могут однажды поблагодарить крошечную полосатую рыбку.
