Rybka danio pozwala zrozumieć mechanizmy rozwoju ludzkiego serca [BADANIA]

Badacze z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB), 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 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 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 i czynników molekularnych 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.

Rybka danio - modelowy organizm do badań biologicznych

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, szybkiemu rozwojowi przezroczystych optycznie zarodków i łatwości 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.

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, 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 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 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 Cecilia Winata.

PRZECZYTAJ TAKŻE: Oksytocyna pomocna w leczeniu pacjentów po zawale serca? [BADANIA]

Dłuższe przechowywanie narządów do przeszczepu - może w tym pomóc nowa substancja [BADANIA]