Odkrywają sekrety serca dzięki rybce danio

Wyniki najnowszych badań molekularnych zarodków danio pręgowanego mają pomóc np. klinicystom pracującym z wrodzonymi wadami serca i utorować drogę do bardziej precyzyjnych badań nad funkcją serca.

Badacze z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (MIBMiK), Instytutu Nenckiego oraz Uniwersytetu Jagiellońskiego poinformowali o swoich najnowszych badaniach molekularnych zarodków danio pręgowanego na łamach czasopisma iScience.

Jak poinformował MIBMiK w komunikacie, naukowcy „wyizolowali i sprofilowali transkryptom (pulę RNA obecnego w komórce) ponad 50 tys. pojedynczych komórek, składających się na serce rybki laboratoryjnej danio pręgowany”. „Wykorzystując jedną z najnowocześniejszych technologii sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek (scRNA-seq), naukowcy określili, które geny są aktywne w konkretnej komórce na poszczególnych etapach rozwoju embrionalnego zwierzęcia” – podano.

Jednym z najważniejszych odkryć było zidentyfikowanie odrębnych populacji komórek budujących mięsień sercowy, w tym rzadkiej puli komórek układu rozrusznikowego, regulującego rytm oraz pracę serca.

-„Nasze szczegółowe analizy wyspecjalizowanej grupy komórek rozrusznika serca ujawniły co najmniej dwa nowe geny zaangażowane w utrzymanie rytmu serca: atp1b3b i colec10” – poinformowała dr Cecilia Lanny Winata z Laboratorium Genomiki Rozwoju Danio Pręgowanego w MIBMiK, cytowana w informacji prasowej.

Jak zaznaczyła, odkrycie to stwarza przestrzeń do „identyfikacji nowych biomarkerów (wskaźników) i czynników molekularnych (substancji) zaangażowanych zarówno w rozwój serca, jak i powstawanie schorzeń tego narządu”.

-„Te rezultaty torują drogę do pogłębionych badań nad sercem oraz mogą potencjalnie prowadzić do innowacyjnych metod diagnostycznych i terapeutycznych w kardiologii” – zaznaczyła badaczka.

Danio pręgowany (Danio rerio) to tropikalna ryba słodkowodna pochodząca z Azji Południowej, popularna w hodowlach akwariowych. Choć mała i niepozorna, odgrywa ważną rolę w nauce. „Dzięki wysokiej zgodności z ludzkimi mechanizmami genetycznymi i molekularnymi, szybkim rozwojem przezroczystych optycznie zarodków i łatwością modyfikacji genetycznych, stanowi modelowy organizm do badań biologicznych” – podkreślono w informacji prasowej.

-„Dziesięciolecia pracy naukowej pozwoliły na identyfikację podstawowych mechanizmów molekularnych wspólnych dla danio pręgowanego i ssaków” – dodała dr Winata.

Badanie opublikowane w czasopiśmie naukowym iScience ujawniło, że zarówno mięsień sercowy, jak i wsierdzie (wewnętrzna warstwa ściany serca) danio pręgowanego zawierają typy komórek o różnych profilach molekularnych.

Zdaniem naukowców sugeruje to wczesną specjalizację komórek pod względem realizowanych funkcji. „To zróżnicowanie wydaje się być zachowane u różnych gatunków zwierząt, ponieważ podobne wyniki odnotowano w badaniach na ssakach” – zaznaczono.

Dr Winata przypomniała, że „zanim biotechnologia umożliwiła realizowanie badań biologicznych na pojedynczej komórce, różnorodność komórek tworzących serce nie była dobrze poznana”. „Takie odkrycia otwierają możliwości bardziej szczegółowego badania serca i jego funkcji” – podkreśliła badaczka.

Naukowców uderzyło, że „serce ryby składa się ze znacznie bardziej zróżnicowanych typów komórek, niż wcześniej sądzono”.

-„W wyniku naszych analiz zidentyfikowaliśmy co najmniej 18 odrębnych populacji komórek obejmujących główne linie rozwojowe serca oraz i ich liczne podkategorie” – podsumowała dr Cecilia Winata.

Jak podkreślono w komunikacie IIMCB badania zespołu dr Winaty zaowocowały również stworzeniem kompleksowego atlasu linii komórkowych rozwijającego się serca danio pręgowanego. Ten otwarty i dostępny w internecie zbiór danych składa się z ponad 50 tys. pojedynczych komórek zaangażowanych w proces kształtowania się narządu na etapie embrionalnym. Atlas umożliwi dogłębną analizę specyficznych typów komórek serca, służąc jako źródło wiedzy dla światowej społeczności naukowej.

Atlasu linii komórkowych serca danio pręgowanego jest dostępny pod adresem: http://zfcardioscape.iimcb.gov.pl

Tekst: PAP, fot. ilustracyjne