Danio pręgowany, model do badań nad rakiem

Rybka akwariowa o nazwie danio pręgowany może być nawet lepszym modelem zwierzęcym służącym do badań nad rakiem niż mysz. Rybka ta bowiem może mieć tendencję do wytwarznia anormalnej liczby chromosomów w komórkach nowotworowych, dokładnie tak, jak to się dzieje u człowieka. A to podobieństwo z kolei być może pozwoli na zidentyfikowanie nowych genów, zamieszanych w powstawanie raka.

Danio pręgowany (Danio rerio albo Brachydanio rerio) daje się już zresztą zauważyć dzięki swoim zdolnościom regeneracyjnym. Jeszcze bardziej rozpoznawalny może się stać, kiedy naukowcy zdecydują się zastąpić tym gatunkiem rybki myszy laboratoryjne, które są do tej pory używane w badaniach nad rakiem.

W rzeczywistości, ekipa naukowców Instytutu Technologii w Massachusetts (Massachusetts institute of technology, MIT), odkryła, że u danio pręgowanego rak rozwija się w sposób podobny do tego, jak to się dzieje u ludzi. Jest to proces nie występujący u większości zwierząt-modeli laboratoryjnych, genetycznie zmodyfikowanych tak, aby chorowały na określone typy raka.

W rzeczywistości, wiele rodzajów nowotworów u człowieka charakteryzuje się tym, co nazywamy aneuploidią, to znaczy – anormalną liczbą chromosomów na łonie komórki. Zazwyczaj, w zdrowej komórce diploidalnej, liczba chromosomów jest stała: każdy z nas posiada równe 46 choromosomów, czyli dokładnie 23 pary.

Generalnie, jeśli liczba chromosomów nie jest prawidłowa, komórka nie może żyć, ale jest kilka wyjątków od tej reguły. Na przykład, choroba trisomia 21 (trzy chromosomy 21 zamiast dwóch), jest przykładem aneuploidii całkowitej, a to znaczy, że wszystkie komórki organizmu są nią dotknięte. Inne trisomie natomiast nie pozwalają nawet na to, żeby płód się rozwijał, dlatego umiera on natychmiast po narodzeniu.

Aneuploidia punktowa jest równie szkodliwa dla organizmu. Niektóre geny, które są obecne w nadmiarze albo na odwrót – których nie ma, deregulują cykl komórkowy i wywołują proliferację komórek albo raka. Generalnie, proces pojawiania się aneuploidii jest jeszcze bardzo mało poznany i zrozumiany, ale naukowcy skłaniają się ku przypuszczeniom, że u jej źródła może leżeć nieprawidłowy podział chromosomów w komórkach-córkach, zachodzący w trakcie podziału komórkowego.

Aneuploidia, zarówno u nich, jak i u nas

W przebiegu poprzednich prac badawczych, przeprowadzonych przez Nancy Hopkins, która jest jedną z pracownic naukowych w Instytucie Technologii w Massachusetts, odkryto nową klasę onkogenezy. Odkrycia tego dokonano dzięki badaniu genów biorących udział w rozwoju embrionalnym rybki danio pręgowany.

W rzeczywistości, niektóre z tych genów, kodujące białka rybosomowe, wydawały się także być zamieszane w pojawianie się nowotworów. Naukowcy poszli dalej tym tropem, próbując zrozumieć proces powstawania raka u tych rybek. Dlatego też użyli bardzo szczególnej techniki porównawczej, czyli porównawczej hybrydyzacji genomowej (CGH, ang. Comparative Genomic Hybridization), która polega na porównywaniu liczby chromosomów między komórkami zdrowymi a komórkami nowotworowymi. Technika ta więc pozwala na bardzo wyraźne wykazanie aneuploidii.

Dzięki hybrydyzacji za pomocą sond fluoroscencyjnych, kolory każdego regionu chromosomu są inne, w zależności od ratio. Jeśli DNA zabarwił się na żółto, ratio równa się 1, a więc nie występuje aneuploidia. Jeśli DNA zabarwił się na zielono albo czerwono, oznacza to bądź zwiększenie, bądź mniejszenie liczby chromosomów. Naukowcy w ten sposób mogli pokazać obecność aneuploidii u rybki danio pręgowany.

Poza tym, jeśli każdy nowotwór posiada różną aneuploidię, oznacza to, że niektóre chromosomy mają tendencję do występowania w nadmiarze. A to informuje o tym, iż poza całymi chromosomami, to także niekóre regiony chromosomowe są w szczególności uszkodzone.

Rezultaty tych badań, opublikowanych w dzienniku Proceedings of the National Academy of Sciences, są bardzo podobne do rezultatów badań przeprowadzonych na nowotworach ludzkich. Dlatego też przyszłym etapem badań będzie próba identyfikacji genów, obserwowanych w tych bardzo szczególnych strefach, wspólnych dla ludzi i dla ryb.

Badanie to z całą pewnością będzie bardzo ułatwione, z tego względu, iż obydwa organizmy – ludzki i rybi – są już całkowicie wysekwencjonowane. Nowe geny, biorące udział w rozwoju albo w postępowaniu nowotworów, z całą pewnością wkrótce zostaną opisane.