Súlyos betegség kutatásában jelenthet áttörést egy magyar felfedezés

A zebrahalak egészen különleges regenerálódó képességgel rendelkeznek

Az ELTE kutatói olyan új betegségmodellt hoztak létre, mellyel a Bloom-szindróma és a zebrahal ivarát meghatározó folyamatainak alaposabb megértéséhez járultak hozzá. A két, látszólag független témát összekapcsoló tanulmány Kovács Mihály (Biokémiai Tanszék) és Varga Máté (Genetikai Tanszék) csoportjainak összefogásával született és a Cell Death and Disease tudományos folyóiratban publikálták. Amellett, hogy az új modellállat által fontos információkat szerezhetünk a Bloom-szindróma sejttani hatásairól, az eredmények hozzájárulhatnak a tüneteket mérséklő hatóanyagok fejlesztéséhez, így a betegséggel élő emberek életminőségének javításához.

A Bloom-szindróma egy öröklődő, ritka genetikai rendellenesség. A betegek az átlagosnál alacsonyabb termetűek, csökkent termékenységűek, bőrükön napsugárzás hatására vöröses foltok keletkeznek, és körükben megnövekedett a rákos elváltozások kialakulásának kockázata, ami korai halálhoz vezet.

A tüneteket mindössze egyetlen gén hibás működése okozza, mely szintén a Bloom nevet kapta, ahogy az általa kódolt fehérje is.

A Bloom és négy rokonfehérjéje a DNS épségének megóvása terén számos sejttani folyamatban érintettek, ráadásul szerepeik sok esetben átfednek, ezért a betegség tanulmányozása jelentős kihívás a kutatók számára, azonban ugyanezen okokból kifolyólag fontos feladat is. A Bloom fehérje funkcionális felderítésének jelentőségét tovább növeli, hogy működésének gátlásával egyes ráksejtek túlélése, szaporodása is gátolhatóvá válhat.

Forrás: Science Photo Library/KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Ktsdesign/Science Photo Library

Összetettségükből adódóan a Bloom-szindrómához hasonlóan komplex tünetegyütteseket a sejttenyészetek és számítógépes modellezések mellett teljes élőlények bevonásával is érdemes megvizsgálni. A betegségek modellezésére világszerte számos gerinces (afrikai karmosbéka, házi egér, házi patkány, házi nyúl) és gerinctelen (fonálféreg, ecetmuslica) modellszervezetet alkalmaznak, amelyekben a betegségek 'in vivo' tanulmányozhatók. Ennek a csoportnak az elmúlt évtizedekben oszlopos tagja lett a zebrahal is.

Zebrahal, mint betegségmodell

Előnyei közé tartozik, hogy könnyen tartható, viszonylag kis termetű, és sok, gyorsan növekvő utódot hoz létre, melyek a szülők testén kívül fejlődnek. Noha külleme nagyon eltér az emberétől, örökítő anyaguk meglehetősen hasonló, mely azon tényben is megmutatkozik, hogy a betegségekhez kapcsolt emberi gének 82%-ának létezik megfelelője a zebrahal genomban. A Bloom is ebbe a csoportba tartozó gén, így a kutatóknak alkalmuk nyílik arra, hogy mutánsokat hozzanak létre és rajtuk tanulmányozzák a mutáció tüneteit.

A kutatócsoport által létrehozott betegségmodell szembetűnő hasonlóságot mutatott az emberi Bloom-szindrómával, ugyanakkor több faj-specifikus érdekességre is fény derült. Az első ilyen eredmény, hogy a zebrahal korai egyedfejlődését láthatóan nem befolyásolja a Bloom fehérje hiánya, sőt a különböző DNS roncsoló hatásokat tanulmányozva sem lehetett különbséget találni a Blm-hiányos és az egészséges halak között. Ez valószínűleg annak tudható be, hogy a rokonfehérjék képesek részlegesen ellensúlyozni a Bloom hiányát a fiatal egyedekben"

- mondta Annus Tamás, a tanulmány első szerzője, az ELTE Genetikai Tanszékén működő DanioLab doktorandusza.

Egészséges (bal) és Bloom mutáns (jobb) zebrahal herékről készült fluoreszcens mikroszkóp felvételek. Kékkel a sejtmagok láthatóak, sárgával az ivarsejtek osztódásának egyik kulcsfehérjéje (Sycp3) van feltüntetve. Az egészséges herékben a fehérje zavartalanul képes ellátni feladatát a sejtmagban, a mutánsokban azonban a mag perifériáján halmozódik fel, mely jelenséget korábban patkányban sejthalállal kapcsolták össze Forrás: ELTE

Azonban ez a kompenzációs hatás nem teljes, ugyanis egy több évet felölelő élethosszmérés eredményeként kiderült, hogy akárcsak a Bloom szindrómás emberek, a mutáns halak is rövidebb ideig élnek. Nemzőképességük vizsgálata során az is kiderült, hogy – az emberekéhez hasonlóan - a mutáns zebrahal hímek fertilitása jóval alacsonyabb egészséges társaikénál. E hatást a zebrahalakban viszont csak hímeken lehetett vizsgálni, mivel egy további érdekes eredményként a mutánsok populációja teljes egészében hímekből állt. A különféle zebrahal mutánsok teljes ivareltolódása nem ritka jelenség, megértéséhez viszont szükséges pár szót szólnunk a nemek kialakulásának folyamatáról ebben a halfajban.

Az új modellállat sokat segíthet

Vadon élő társaikkal ellentétben a laboratóriumban használt, háziasított zebrahal törzsek nem rendelkeznek ivari kromoszómákkal: ezek hiányában a nemek kialakulását a genomban elszórt több gén együttes hatása és a környezet irányítja. E folyamatok azon ivari őssejtek számának szabályozásában futnak össze, melyek még nem köteleződtek el a petesejtek vagy hímivarsejtek létrehozásának irányába. Amennyiben ezen őssejtek száma elér egy kritikus küszöbértéket a megfelelő fejlődési stádiumban, az adott egyed nősténnyé alakul, ellenkező esetben pedig hímmé.

A DNS épségének megőrzéséért felelős fehérjék hiányában ezek az ivarsejtek nem képesek kellő mértékben felszaporodni a nősténnyé váláshoz, még akkor sem, ha a fent említett hatások következtében ennek nem lenne akadálya, így a Bloom mutánsok mind hímekké alakulnak. A mutáció további következményeként ezekben a hímekben azonban az ivarsejtek termelése is sérül, ezért megtermékenyítési sikerük messze elmarad egészséges társaikétól.

Zebrahalak Forrás: Wikimedia Commons

"A modell a későbbiekben további értékes információval szolgálhat a zebrahal ivarát kialakító folyamatok szabályozásáról és a Bloom-szindróma sejttani hatásairól, mellyel idővel akár a betegséggel élő emberek életminőségének javításához is hozzájárulhat a tüneteket mérséklő hatóanyagok fejlesztésével" - összegezte kutatásuk eredményét Annus Tamás.

(ELTE)