Zebrafisk er bare noen få centimeter lang, men de har noen store størrelser. Når deres hjerter eller hjerner er skadet, gjenoppstår de. Når finnene deres er avskåret, vokser de tilbake. Når de er blinde, kan de gjenvinne evnen til å se.
Det er denne siste evnen som er gjenstand for noe potensielt banebrytende ny forskning. Vanderbilt-forskere kan ha oppdaget nøkkelen til regenerering av sebrafisk netthinne. Hvis prosessen kan kopieres hos mennesker, står den i kraft for nye behandlinger for blindhet forårsaket av netthinnesykdom og skade.
"Da jeg lærte mer og mer om hvordan sebrafisk er i stand til å regenerere de fleste vev og organer, ble jeg fascinert, spesielt med det faktum at sebrafisk netthinnen kan bli skadet for å forårsake blindhet, men det tar bare tre til fire uker før synet er gjenopprettet, Sier James Patton, professor i biologisk vitenskap ved Vanderbilt som ledet forskningen.
Zebrafish, en nydelig ferske som er oppkalt etter sine karakteristiske striper, har lenge vært et populært testemne for forskere. De avler lett i fangenskap, vokser raskt og som babyer er helt gjennomsiktige, noe som gjør det enkelt å studere organene sine. Så er det deres regenerative evner. Siden de deler 70 prosent av menneskers genetiske kode, er det ofte mulig å bruke dem til å studere menneskets genetiske egenskaper og sykdommer.
Strukturen og celletypene av sebrafisk netthinner er nesten identiske med mennesker. Hver inneholder tre lag nerveceller: lysdetekterende fotoreseptorer, signalintegrerende horisontale celler og ganglionceller som gir visuell informasjon videre til hjernen.
"Så jeg ble enda mer fascinert over hvorfor mennesker ikke kan gjenopprette skadede netthinner og fiskekanne, " sier Patton.
Disse fem bildene, som spenner over 28 dager, viser hvordan regenerering skjer i netthinnen med sebrafisken. Staver vises i grønt, regenererende celler vises i rødt, og alle andre celler er blå. Regenererende celler erstatter de døende stengene. (The Patton Lab / Vanderbilt) Netthinneskade ligger bak mange av de ledende årsakene til blindhet i den utviklede verden. Disse årsakene inkluderer makuladegenerasjon, en ofte aldersrelatert sykdom der en del av netthinnen blir skadet, noe som forårsaker uskarphet og blanke flekker i synet; diabetisk retinopati, der diabetes skader blodkarene i netthinnen; og retinitis pigmentosa, en genetisk tilstand som forårsaker degenerasjon av netthinnens stavfotoreseptorceller. Siden menneskelige netthinner ikke regenererer, er enhver netthinneskade forårsaket av sykdom eller skade permanent.
Patton og teamet hans ble nysgjerrige på hvordan nettopp regenerering av sebrafisk netthinne blir satt i gang. Tidligere studier har antydet at vekstfaktorer som utskilles av døende fotoreseptorer i fiskenes øyne, kan starte prosessen, og vekke stamceller i øynene for å begynne å differensiere (gå tilbake til et tidligere utviklingsstadium) og deretter differensiere til nye netthinneceller. Men Mahesh Rao, en av Pattons doktorgradsstudenter, fikk ideen til å se på nevrotransmitteren GABA, en kjemisk messenger i hjernen som reduserer aktiviteten til nevroner, og bemerket at GABA hadde blitt funnet å kontrollere stamcelleaktiviteten i musenes hjerner.
Teamet testet Rao's idé ved å blende sebrafisk - dette kan gjøres ved å sette dem i mørke i noen dager, for deretter å utsette dem for sterkt lys - og deretter gi dem GABA-stimulerende medisiner. De ga også GABA-senkende medikamenter til normalt sett sebrafisk. De fant ut at den blinde fisken som fikk GABA-stimulerende medisiner ikke kunne regenerere retinas normalt, mens den normale fisken med senkede GABA-nivåer begynte å regenerere netthinnene. Dette antydet at det faktisk var en senket konsentrasjon av GABA som startet retina-regenereringsprosessen.
Funnene ble publisert denne måneden i tidsskriftet Stem Cell Reports .
L til R: James Patton, Mahesh Rao og Dominic Didiano i sebrafisklaboratoriet (The Patton Lab / Vanderbilt) "Vi håper å bruke fiskemodellen for å forstå faktorer og mekanismer som regulerer retina-regenerering i håp om at vi kan bruke erfaringer til mennesker, " sier Patton.
Teamet begynner å teste GABA-teorien på mus. Hvis det fungerer, vil det være på menneskelige forsøk, og teste om GABA-hemmere kan stimulere netthinnegenerering.
Hvis forskningen virkelig viser seg vellykket hos mennesker, kan noen av de nesten 40 millioner blinde menneskene verden over en dag ha en bitteliten, stripete fisk å takke for.
