Naturalny rozrusznik serca lepiej zbadany dzięki rybce danio

Dzięki analizom zarodków rybek laboratoryjnych z gatunku danio pręgowany naukowcy opisali mechanizmy prawidłowego rozwoju serca, w tym działanie naturalnego mechanizmu rozrusznika serca.

Badacze z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (MIBMiK), we współpracy z Instytutem Nenckiego oraz Uniwersytetem Jagiellońskim, wyizolowali i opisali w czasopiśmie iScience pulę RNA (tzw. transkryptom) obecnego w ponad 50 tys. pojedynczych komórek, składających się na serce rybki laboratoryjnej danio pręgowany.

Wykorzystując jedną z najnowocześniejszych technologii sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek (scRNA-seq), naukowcy określili, które geny są aktywne w konkretnej komórce na poszczególnych etapach rozwoju embrionalnego zwierzęcia. Jednym z najważniejszych odkryć było zidentyfikowanie odrębnych populacji komórek budujących mięsień sercowy, w tym rzadkiej puli komórek układu rozrusznikowego regulującego rytm oraz pracę serca.

Dr Cecilia Lanny Winata z MIBMiK cytowana w komunikacie przesłanym PAP komentuje:

Nasze szczegółowe analizy wyspecjalizowanej grupy komórek rozrusznika serca ujawniły co najmniej dwa nowe geny zaangażowane w utrzymanie rytmu serca: atp1b3b i colec10. Odkrycie to stwarza przestrzeń do identyfikacji nowych biomarkerów (wskaźników) i czynników molekularnych (substancji) zaangażowanych zarówno w rozwój serca, jak i powstawanie schorzeń tego narządu. Te rezultaty torują drogę do pogłębionych badań nad sercem oraz mogą potencjalnie prowadzić do innowacyjnych metod diagnostycznych i terapeutycznych w kardiologii.

Co powie rybka?

Danio pręgowany (Danio rerio, a po angielsku zebrafish) to tropikalna ryba słodkowodna pochodząca z Azji Południowej, popularna w hodowlach akwariowych. Choć mała i niepozorna, odgrywa ważną rolę w nauce, bo jest modelowym organizmem do badań biologicznych.

Naukowcy wybrali właśnie ten gatunek, bo wykazuje on wiele podobieństw do ludzi, jeśli chodzi o mechanizmy genetyczne i molekularne. Poza tym rybki te z łatwością poddawane mogą być modyfikacjom genetycznym i następuje u nich szybki rozwój zarodków, które w dodatku są przezroczyste, więc można łatwo podglądać ich działanie. „Dziesięciolecia pracy naukowej pozwoliły na identyfikację podstawowych mechanizmów molekularnych wspólnych dla danio pręgowanego i ssaków” – wyjaśnia dr Winata.

Badanie opublikowane w czasopiśmie naukowym iScience ujawniło, że zarówno mięsień sercowy, jak i wsierdzie (wewnętrzna warstwa ściany serca) danio pręgowanego zawierają typy komórek o różnych profilach molekularnych. Sugeruje to wczesną specjalizację komórek pod względem realizowanych funkcji. To zróżnicowanie wydaje się być zachowane u różnych gatunków zwierząt – podobne wyniki odnotowano w badaniach na ssakach.

Jak zauważa badaczka, zanim biotechnologia umożliwiła realizowanie badań biologicznych na pojedynczej komórce, różnorodność komórek tworzących serce nie była dobrze poznana. „Takie odkrycia otwierają możliwości bardziej szczegółowego badania serca i jego funkcji. Uderzyło nas, że serce ryby składa się ze znacznie bardziej zróżnicowanych typów komórek, niż wcześniej sądzono. W wyniku naszych analiz zidentyfikowaliśmy co najmniej 18 odrębnych populacji komórek obejmujących główne linie rozwojowe serca oraz i ich liczne podkategorie” – podsumowuje dr Cecilia Winata.

Molekularny atlas serca

Badania zespołu dr Winaty zaowocowały również stworzeniem kompleksowego atlasu linii komórkowych rozwijającego się serca danio pręgowanego. Ten otwarty i dostępny w internecie zbiór danych składa się z ponad 50 tys. pojedynczych komórek zaangażowanych w proces kształtowania się narządu na etapie embrionalnym.

Jak zauważa badaczka z MIBMiK, ogólnodostępny atlas umożliwia dogłębną analizę specyficznych typów komórek serca, służąc jako źródło wiedzy dla światowej społeczności naukowej. “Nasze odkrycia mogą oferować nowe perspektywy dla klinicystów pracujących z wrodzonymi wadami serca oraz potencjalnie wspomagać projektowanie innowacyjnych strategii diagnostycznych i interwencyjnych, torując drogę do bardziej precyzyjnych badań nad funkcją serca” – podkreśla dr Cecilia Winata.

Dostęp do atlasu linii komórkowych serca danio pręgowanego jest możliwy za pośrednictwem strony https://zfcardioscape.iimcb.gov.pl.

Źródło: naukawpolsce.pl