Seeprakalat ovat vain muutaman senttimetrin mittaisia, mutta heillä on joitain ylivoimaisia voimia. Kun heidän sydämensä tai aivonsa ovat vaurioituneet, ne uudistuvat. Kun evät leikataan, ne kasvavat takaisin. Kun heidät sokeutetaan, he voivat saada takaisin näkemiskyvyn.
Juuri tämä viimeinen kyky on potentiaalisesti uraauurtavan uuden tutkimuksen aihe. Vanderbilt-tutkijat ovat ehkä löytäneet avaimen seeprakalan verkkokalvon uudistumiselle. Jos prosessi voidaan toistaa ihmisissä, se on voima uusiin verkkokalvon sairauden ja vamman aiheuttamien sokeuksien hoitomenetelmiin.
”Kun sain lisätietoja siitä, kuinka seeprakalat kykenevät uudistamaan useimmat kudokset ja elimet, olin innostunut, etenkin siitä, että seeprakalan verkkokalvo voi vaurioitua aiheuttamaan sokeutta, mutta vie vain noin kolme tai neljä viikkoa, ennen kuin visio palautuu ”, Kertoo tutkimusta ohjannut Vanderbiltin biologisten tieteiden professori James Patton.
Zebrafish, makean veden minnow, joka on nimetty niiden ominaisraidoista, on pitkään ollut suosittu koehenkilö tutkijoille. Ne lisääntyvät helposti vankeudessa, kasvavat nopeasti ja vauvojen ollessa täysin läpinäkyviä, mikä tekee heidän elintensä tutkimisesta helppoa. Sitten on heidän uudistamiskykynsä. Koska heillä on 70 prosenttia ihmisen geneettisestä koodista, on usein mahdollista käyttää niitä ihmisen geneettisten piirteiden ja sairauksien tutkimiseen.
Seeprakalan verkkokalvojen rakenne ja solutyypit ovat melkein samat kuin ihmisillä. Jokainen sisältää kolme kerrosta hermosoluja: valoa havaitsevat valoreseptorit, signaalia integroivat vaakasolut ja ganglionisolut, jotka välittävät visuaalista tietoa aivoille.
"Joten minusta tuli vielä enemmän kiinnostunut siitä, miksi ihmiset eivät voi uudistaa vaurioituneita verkkokalvoja ja kaloja voi", Patton sanoo.
Nämä viisi kuvaa, jotka ulottuvat 28 vuorokautta, osoittavat kuinka regeneraatio tapahtuu seeprakalan verkkokalvolla. Vavat näytetään vihreinä, regeneroivat solut näkyvät punaisina ja kaikki muut solut ovat sinisiä. Regeneroivat solut korvaavat kuolevat sauvat. (Patton Lab / Vanderbilt) Verkkokalvon vauriot ovat takana monista johtavista sokeuden syistä kehittyneessä maailmassa. Näihin syihin sisältyy makulan rappeutuminen, usein ikään liittyvä sairaus, jossa osa verkkokalvosta vaurioituu, aiheuttaen näön hämärtymistä ja tyhjiä kohtia; diabeettinen retinopatia, jossa diabetes vaurioittaa verkkokalvon verisuonia; ja pigmentosalan verkkokalvontulehdus, geneettinen tila, joka aiheuttaa verkkokalvon sauvan valoreseptorisolujen rappeutumisen. Koska ihmisen verkkokalvo ei uudistu, sairauden tai vamman aiheuttamat verkkokalvon vauriot ovat pysyviä.
Patton ja hänen tiiminsä olivat kiinnostuneita siitä, kuinka tarkalleen seeprakalan verkkokalvon uudistaminen aloitetaan. Aikaisemmat tutkimukset ovat viitanneet siihen, että kalojen silmissä kuolleiden valoreseptoreiden erittämät kasvutekijät saattavat aloittaa prosessin, jolloin silmien kantasolut alkavat erottaa (palata aikaisempaan kehitysvaiheeseen) ja sitten erottua uusiksi verkkokalvosoluiksi. Mutta Mahesh Rao, yksi Pattonin jatko-opiskelijoista, sai ajatuksen tarkastella aivojen välittäjää GABA: ta, joka on aivojen kemiallinen lähettiläs, joka vähentää neuronien aktiivisuutta, huomauttaen, että GABA: n on havaittu kontrolloivan kantasolujen toimintaa hiiren aivoissa.
Ryhmä testasi Raon ideaa sokeuttamalla seeprakalaa - tämä voidaan tehdä asettamalla ne muutaman päivän pimeyteen, altistamalla sitten kirkkaalle valolle - antamalla heille sitten GABA: ta stimuloivia lääkkeitä. He antoivat myös GABA-määrää alentavia lääkkeitä normaalinäköisille seeprakalaille. He havaitsivat, että sokeat kalat, joille annettiin GABA: ta stimuloivia lääkkeitä, eivät pystyneet uudistamaan verkkokalvoaan normaalisti, kun taas normaalit kalat, joiden GABA-tasot olivat alhaisemmat, aloittivat verkkokalvonsa uudistamisen. Tämä viittasi siihen, että se oli todellakin alhaisempi GABA-konsentraatio, joka aloitti verkkokalvon uudistumisprosessin.
Havainnot julkaistiin tässä kuussa Stem Cell Reports -lehdessä.
L: R: James Patton, Mahesh Rao ja Dominic Didiano seeprakalalaboratoriossa (The Patton Lab / Vanderbilt) "Toivomme kalamallin avulla ymmärtävän verkkokalvon uudistumista sääteleviä tekijöitä ja mekanismeja siinä toivossa, että voimme soveltaa opittuja kokemuksia ihmisiin", Patton sanoo.
Ryhmä alkaa testata GABA-teoriaa hiirillä. Jos se toimii, se tehdään ihmisille suoritetuissa tutkimuksissa, joissa testataan, voivatko GABA-estäjät stimuloida verkkokalvon uudistumista.
Jos tutkimus todellakin osoittautuu menestyväksi ihmisillä, joillakin lähes 40 miljoonasta sokeasta ihmisestä ympäri maailmaa voi olla yhtenä päivänä pieni, raidallinen kala, jota kiittää.
