Aktualności
Badania
26 Czerwca
Źródło: MIBMiK
Opublikowano: 2024-06-26

Naukowcy odkrywają sekrety serca dzięki danio pręgowanemu

Najnowsze badania molekularne zarodków danio pręgowanego, opublikowane przez naukowców z kilku polskich ośrodków, pozwalają zrozumieć mechanizmy prawidłowego rozwoju serca – nie tylko rybiego, ale także ludzkiego. Otwiera to drogę do projektowania nowych strategii diagnostycznych i interwencyjnych.

Badacze z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, we współpracy z Instytutem Nenckiego oraz Uniwersytetem Jagiellońskim, wyizolowali i sprofilowali transkryptom (pulę RNA obecnego w komórce) ponad 50 tys. pojedynczych komórek, składających się na serce danio pręgowanego. Wykorzystując jedną z najnowocześniejszych technologii sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek (scRNA-seq), 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 rzadką pulę komórek układu rozrusznikowego regulującego rytm oraz pracę serca.

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 – mówi dr Cecilia Lanny Winata z Laboratorium Genomiki Rozwoju Danio Pręgowanego w MIBMiK.

Danio pręgowany (Danio rerio) to tropikalna ryba słodkowodna pochodząca z Azji Południowej, popularna w hodowlach akwariowych. Choć mała i niepozorna, odgrywa ważną rolę w nauce. Dzięki wysokiej zgodności z ludzkimi mechanizmami genetycznymi i molekularnymi, szybkim rozwojem przezroczystych optycznie zarodków i łatwością modyfikacji genetycznych, stanowi modelowy organizm do badań biologicznych.

Dziesięciolecia pracy naukowej pozwoliły na identyfikację podstawowych mechanizmów molekularnych wspólnych dla danio pręgowanego i ssaków – wyjaśnia dr Winata.

Wyniki badań, opublikowane w czasopiśmie iScience, ujawniły, 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, ponieważ 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 ich liczne podkategorie – podsumowuje dr Cecilia Winata.

Badania jej zespołu 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 Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, ogólnodostępny atlas umożliwi 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 Winata.

Atlas linii komórkowych serca danio pręgowanego jest dostępny pod adresem: http://zfcardioscape.iimcb.gov.pl/.

MK

Dyskusja (0 komentarzy)