Zebrafish: Οι απαντήσεις βρίσκονται… στο βυθό

Το zebrafish (ελληνικά: ψάρι – ζέβρα), γνωστό στον επιστημονικό κόσμο ως Danio rerio, είναι ένα τροπικό ψάρι του γλυκού νερού που ανήκει στην οικογένεια των Cyprinidae της τάξης των Cypriniformes. Το zebrafish μπορεί κάποιος να το συναντήσει στα ρεύματα της νοτιοανατολικής περιοχής των Ιμαλαΐων, στο Πακιστάν, στο Μπαγκλαντές, στο Νεπάλ και στη Μιανμαρ και ζει συνήθως σε ρυάκια, υδάτινα κανάλια και τάφρους καθώς και σε λίμνες. Το ενδιαφέρον για αυτό το είδος έχει εκτιναχθεί τα τελευταία χρόνια και το zebrafish αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα μοντέλα οργανισμούς στην επιστημονική έρευνα.Υπάρχουν πάρα πολλοί λόγοι για τους οποίους το zebrafish επιλέχθηκε από την επιστημονική κοινότητα σαν μοντέλο οργανισμός. Οι κυριότεροι από αυτούς είναι:

• Η εξ’όλοκλήρου γνώση της αλληλουχίας του γονιδιώματός του.

• Η πλήρης κατανόηση και η εύκολα παρατηρήσιμη και εξετάσιμη αναπτυξιακή συμπεριφορά του.

• Η διαθεσιμότητα πολλών καλά μελετημένων μεταλλαγμένων σειρών.

• Η πολύ γρήγορη εμβρυονική του ανάπτυξη ( η μετάβαση από έμβρυο σε λάρβα διαρκεί λιγότερο από 3 ημέρες παρόλο που ο χρόνος γενεάς είναι ο ίδιος με του ποντικού).

• Μεγάλα, ανθεκτικά και διαφανή έμβρυα που μεγαλώνουν εκτός της μητέρας.

• Εύκολη χορήγηση φαρμάκων με απλή προσθήκη τους στο νερό του ενυδρείου.

• Μεγάλη ομοιότητα με τον ποντικό και τον άνθρωπο σε δοκιμές τοξικότητας φαρμάκων.

Αυτά είναι μερικά μόνο από τα πάρα πολλά πλεονεκτήματα που παρουσιάζει το zebrafish και έχει γοητεύσει χιλιάδες επιστήμονες ανά τον κοσμό. Το σημαντικότερο όμως όλων δεν έχει αναφερθεί ακόμα. Το zebrafish είναι ο «πρωταθλητής» της αναγεννητικής ιατρικής. Η Αναγεννητική Ιατρική αποτελεί έναν από τους πιο σύγχρονους κλάδους της ιατρικής και σκοπός της είναι η δημιουργία ζωντανών και λειτουργικών ιστών με σκοπό την αποκατάσταση της λειτουργίας ιστών και οργάνων που έχουν υποστεί ζημιά ή παρουσιάζουν εκ γενετής ανεπάρκεια.

Που έχει όμως εφαρμογή η Αναγεννητική Ιατρική; Δυστυχώς ο άνθρωπος και γενικότερα τα θηλαστικά, έχουν πολύ περιορισμένες αναγεννητικές ικανότητες. Συγκεκριμένα ο άνθρωπος μπορεί να αναγεννήσει μόνο δέρμα (σε περιορισμένο βαθμό), αίμα, τρίχες, άκρες δακτύλων (κάτω από ειδικές συνθήκες), ήπαρ και σε μικρή έκταση το νεφρό. Ενώ όλα τα παραπάνω φαίνονται ιδιαίτερα σημαντικά παρόλα αυτά δεν είναι τίποτα μπροστά στις αναγεννητικές ικανότητες κάποιων κατώτερων σπονδυλωτών. Από την αρχαιότητα είναι γνωστές οι αναγεννητικές ικανότητες κάποιων ερπετών όπως οι σαύρες και οι σαλαμάνδρες και μέχρι πρότινος η σαλαμάνδρα  axolotl, γνωστή στον επιστημονικό κόσμο ως Ambystoma mexicanum, θεωρούταν το καλύτερο ερευνητικό μοντέλο για αναγεννητικές θεραπείες. Όλα αυτά όμως μέχρι που ήρθε στο προσκήνιο το zebrafish.

Οι αναγεννητικές ικανότητες του zebrafish είναι πραγματικά μοναδικές και έχουν γεμίσει με ελπίδες χιλιάδες επιστήμονες αλλά και ασθενείς σε ολόκληρο τον κόσμο. Το zebrafish μπορεί να αναγεννήσει (μορφολογικά και λειτουργικά) την ουρά και τα πτερύγιά του (εξελικτικοί πρόγονοι των άκρων των θηλαστικών), τα σαγόνια, το ήπαρ, το πάγκρεας, το νεφρό καθώς επίσης και την καρδιά, τους αμφιβληστροειδείς, τον εγκέφαλο και τη σπονδυλική στήλη. Είναι τουλάχιστον εντυπωσιακό η παρατήρηση αυτών των φαινομένων. Η εκτομή της καρδιάς σε ποσοστό 30 – 40% όχι μόνο δεν οδηγεί στο θάνατο των ψαριών αλλά είναι πραγματικό μοναδικό αυτό που ακολουθεί. Σε 2 – 3 δευτερόλεπτα η αιμορραγία θα σταματήσει και 30 μέρες μετά η καρδιά θα έχει αποκατασταθεί μορφολογικά και λειτουργικά στο 100%. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και με τους αμφιβληστροειδείς των ματιών. Μοναδικό είναι και το γεγονός της αναγέννησης νευρώνων στον εγκέφαλο. Έπειτα από τραυματισμό στη ραχιαία περιοχή του τελεγκεφάλου (που αποτελεί πρόγονο του εγκεφαλικού φλοιού του ανθρώπου) με τη χρήση μικροχειρουργικής μεθόδου, τα νευρικά βλαστικά κύτταρα της περιοχής ενεργοποιούνται με αποτέλεσμα τη διαφοροποίησή τους και την αντικατάσταση των κατεστραμένων νευρώνων. Κάτι τέτοιο δυστυχώς δεν παρατηρείται στον άνθρωπο και στα θηλαστικά και είναι η αιτία πολλών νευροεκφυλιστικών διαταραχών όπως το Parkinson και το Alzheimer. Τέλος, είναι εντυπωσιακό ότι το zebrafish μετά από ολοκληρωτικό τραυματισμό της σπονδυλικής του στήλης παραμένει παράλυτο για περίπου 2 εβδομάδες και στη συνέχεια κολυμπά ξανά φυσιολογικά!

Όλα τα παραπάνω δε θα είχαν ιδιαίτερη σημασία αν δε γνωρίζαμε τις ομοιότητες του γονιδιώματος του ανθρώπου με αυτό του zebrafish. Πριν την αλληλούχιση του ανθρώπινου γονιδιώματος οι προβλέψεις των επιστημόνων για το συνολικό αριθμό των γονιδίων μας ανέρχονταν σε 150.000. Προς μεγάλη έκπληξη όλων ο αριθμός αποδείχθηκε ότι είναι κατά πολύ μικρότερος, περίπου 40.000 και μόνο κατά 10.000 περισσότερα από των εκτιμώμενο αριθμό γονιδίων του zebrafish. Σε όλους τους ιστούς και τα όργανα η συντήρηση των πρωτεϊνών που λαμβάνουν μέρος στις κυτταρικές διαδικασίες είναι ιδαίτερα μεγάλη. Κοινώς μοιραζόμαστε σε μεγάλο βαθμό τα ίδια γονίδια με το zebrafish και επομένως παρόμοιες μοριακές διαδικασίες. Η γνώση των μοριακών μηχανισμών που λαμβάνουν χώρα στο zebrafish μετά από τραυματισμό και η ενεργοποίηση αυτών στον άνθρωπο με θεραπευτικές μεθόδους θα μπορούσε να αποτελέσει τη λύση χρόνιων ασθενειών και διαταραχών που ταλαιπωρούν την ανθρωπότητα για αιώνες. Η έρευνα αναγεννητικών θεραπειών βρίσκεται ακόμα στα πρώτα της βήματα και είναι πολλά υποσχόμενη δίνοντας ελπίδα σε πολλούς ασθενείς για ένα καλύτερο αύριο.

Νίκος Κυρίτσης

Μοριακός Βιολόγος – Υποψήφιος Διδάκτορας Μοριακής Νευροβιολογίας

Κέντρο Αναγεννητικών Θεραπειών Δρέσδης

Email: nikos.kyritsis@biotec.tu-dresden.de