Новые фундаментальные знания о регуляции стволовых клеток в нервной ткани эмбрионов рыбок данио привели к удивительным открытиям в процессах нейродегенеративных заболеваний в головном мозге человека. Новое исследование ученых VIB и KU Leuven определяет молекулы, ответственные за этот процесс.
Данио как модель
Рыбка данио – это небольшая рыба длиной от 3 до 5 см с темными полосами по длине тела. Они родом из Индии, но также являются популярными аквариумными рыбками. У рыбок данио есть несколько необычных характеристик, которые делают их популярными для научных исследований. Яйца рыбок данио оплодотворяются вне тела, где из них развиваются эмбрионы. Этот процесс происходит очень быстро: самые важные органы сформировались через 24 часа, а молодь вылупилась через 3 дня. Эти рыбки изначально прозрачны, поэтому их легко изучать под микроскопом. Данио начинают размножаться всего через 3 месяца. Генетический код человека и рыбок данио идентичен более чем на 90%. Кроме того, генетическим материалом этих рыб легко манипулировать, а это означает, что они часто используются в качестве модели при изучении всевозможных заболеваний.
Стволовые клетки головного мозга
Евгения Сальта, ученый из команды Барта Де Струпера (VIB – KU Leuven), использовала рыбок данио в качестве модели в молекулярных исследованиях мозга и открыла ранее неизвестный регуляторный процесс развития нервных клеток. Евгения Сальта объясняет: "Человеческий мозг содержит стволовые клетки, то есть клетки, которые еще не превратились в нервные клетки, но могут это сделать." Стволовые клетки, конечно, имеют решающее значение в развитии мозга. Подобные стволовые клетки также существуют у рыбок данио. Таким образом, эти рыбы образуют идеальную модель для изучения поведения этих клеток. Так называемый сигнальный путь Notch регулирует дальнейшее созревание этих клеток во время раннего эмбрионального развития. Ученые все еще в неведении относительно процессов Notch в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера, но исследования Евгении Сальты меняют эту ситуацию.
МикроРНК
Экспрессия генов, составляющих основу сигнального пути Notch, частично регулируется микроРНК (миРНК), которые представляют собой короткие молекулы, которые могут ингибировать или активировать гены. Евгения Сальта: "Мы специально изучили, как miRNA-132 регулирует сигнальный путь Notch в стволовых клетках."
MiRNA-132, по-видимому, играет роль в поддержании пластичности мозга взрослого человека. Мозг взрослого человека все еще содержит стволовые клетки, но их количество ограничено. Активность miRNA-132 снижается при заболеваниях нервной системы, связанных с гибелью нервных клеток, таких как деменция Альцгеймера. "Мы хотели изучить эффект снижения miRNA-132 в нервной системе. Рыбки данио – идеальная модель для этого, потому что мы можем легко снизить уровень этой miRNA в них. У этих измененных рыб нарушено развитие стволовых клеток. Мы нанесли на карту молекулы, которые играют роль в этом процессе", объясняет Евгения Сальта.
Актуальность
Концентрация miRNA-132 также снижена в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера. Таким образом, рыбки данио позволяют имитировать состояние, которое также встречается при деменции Альцгеймера. Евгения Сальта: "К нашему удивлению, сниженная активность miRNA-132 у рыбок данио блокирует дальнейшее созревание стволовых клеток в нервные клетки. Это новое знание о молекулярном сигнальном пути, лежащем в основе этого процесса, дает нам представление о точном механизме блокировки. Благодаря этой работе на рыбках данио мы теперь можем подробно изучить, что именно происходит в мозгу пациентов с болезнью Альцгеймера." Поэтому исследовательская группа начала дополнительное исследование на мышах и головном мозге умерших пациентов.