Insonning neyrodegenerativ/neyrorivojlanish buzilishlarini tushunish uchun zebrafish, Medaka va Turkuaz o'ldirish 4-qism

Zebrafish uchun ZFIN (Zebrafish Information Network, https://zfin.org/; 2021-yil 30-noyabrda kirilgan) zebrafish genlari, yaratilgan transgen chiziqlari va mutant chiziqlari maʼlumotlar bazasiga ega.

Fan va texnikaning uzluksiz rivojlanishi bilan genetik modifikatsiyalangan texnologiya zamonaviy qishloq xo‘jaligi ishlab chiqarishining muhim vositalaridan biriga aylandi. O'simliklar yoki hayvonlarning genetik materialini o'zgartirish orqali odamlar uchun ko'proq qo'lga kiritilgan ustun navlarni yaratish va shu bilan oziq-ovqat etishmovchiligi va to'yib ovqatlanmaslik kabi muammolarni hal qilish mumkin. Biroq, jamiyatda ushbu texnologiya haqida tortishuvlar hali ham mavjud. Ba'zi odamlar genetik jihatdan o'zgartirilgan navlarning inson salomatligiga salbiy ta'sir ko'rsatishiga shubha qilishadi, ammo bu fikrni tasdiqlovchi ilmiy dalillar yo'q.

So'nggi yillarda tadqiqotchilar genetik jihatdan o'zgartirilgan shtammlar va xotira o'rtasidagi bog'liqlikni aniqladilar. Ba'zi hollarda, genetik modifikatsiya hayvonlarning xotirasini yaxshilashi mumkin. Misol uchun, olimlar transgen texnologiyasidan foydalanib, ma'lum organizmlarning hujayralaridagi o'ziga xos genlarni sozlashdi, shunda bu organizmlar xotira vazifalarini bajarishda yaxshiroq ishlaydi.

Bundan tashqari, tadqiqotchilar inson aql-zakovati va o'rganish qobiliyatini oshirish uchun miyaning genini tahrirlashga harakat qilmoqdalar. Ba'zi genlar insonning aql-zakovati va o'rganish qobiliyatiga ta'sir qiladi, shuning uchun bu genlarni tahrirlash orqali xotira va o'rganish qobiliyatini yaxshilashga yordam beradigan optimallashtirilgan miya tizimini yaratish mumkin.

Albatta, genetik modifikatsiyalangan texnologiya organizmlarning xotirasi va aql-idrokini yaxshilash imkoniyatiga ega bo'lsa-da, tadqiqot hali ham dastlabki bosqichda va ko'proq eksperimental ma'lumotlar va ilmiy tekshirish kerak. Shu bilan birga, inson aqli va xotirasiga atrof-muhit, ta'lim va genetika kabi ko'plab omillar ta'sir qilishini ham tushunishimiz kerak. Shu sababli, genetik jihatdan o'zgartirilgan texnologiya ta'lim va kognitiv muammolarni hal qilishning yagona yo'li emas.

Xulosa qilib aytganda, organizmlar sifatini yaxshilash va ishlab chiqarish samaradorligini oshirishda genetik modifikatsiyalangan texnologiyani ishlab chiqish va qo‘llash katta ahamiyatga ega. Biz bu texnologiyani ko‘r-ko‘rona rad etmasligimiz, balki bu texnologiyaning afzalliklari va kamchiliklarini ilmiy dalillarga asoslangan holda oqilona va xolisona ko‘rib chiqishimiz va undan qishloq xo‘jaligi, tibbiyot va atrof-muhitni muhofaza qilishni rivojlantirishga ko‘maklashishimiz kerak. Ko'rinib turibdiki, biz xotirani yaxshilashimiz kerak va Cistanche deserticola xotirani sezilarli darajada yaxshilashi mumkin, chunki Cistanche deserticola antioksidant, yallig'lanishga qarshi va qarishga qarshi ta'sirga ega, bu miyadagi oksidlanish va yallig'lanish reaktsiyalarini kamaytirishga yordam beradi va shu bilan miyani himoya qiladi. asab tizimining salomatligi. Bundan tashqari, Cistanche deserticola asab hujayralarining o'sishi va tiklanishiga yordam beradi va shu bilan neyron tarmoqlarning ulanishi va funktsiyasini oshiradi. Ushbu ta'sirlar xotira, o'rganish va fikrlash tezligini yaxshilashga yordam beradi, shuningdek, kognitiv disfunktsiya va neyrodegenerativ kasalliklarning rivojlanishiga to'sqinlik qilishi mumkin.

Qisqa muddatli xotirani yaxshilash uchun "Bilish" tugmasini bosing

Ko'pgina liniyalar, jumladan, ENU mutagenez mahsulotlari yoki transgen reportyor liniyalari, sotib olish mumkin va ZIRC (Zebrafish Xalqaro Resurs Markazi) yoki EZRC (Evropa Zebrafish Resurs Markazi) tomonidan boshqariladi.

Medaka uchun NBRP medaka veb-saytiga tashrif buyuring (https://shigen.nig.ac.jp/medaka/top/top.jsp; 2021-yil 30-noyabrda kirilgan) turli mutant va transgen liniyalarni qidirib toping.

Bundan tashqari, NFIN (Nothobranchius furzeriInformation Network, https://www.nothobranchius.info/; 2021-yil 30-noyabrda kirilgan) laboratoriya jarayonlari va firuza oʻldirish genlari maʼlumotlar bazasi haqida maʼlumot beradi.

4. Laboratoriyani boshqarish va Zebrafish, Medaka va Turkuaz Killifish bilan tajriba o'tkazish qulayligi

Neyrodegeneratsiya - bu neyronlarning progressiv yo'qolishi bilan tavsiflangan hodisa va Altsgeymer kasalligi, Parkinson kasalligi va amyotrofik lateral skleroz odamlar orasida asosiy neyrodegenerativ kasalliklardir.

Ular nisbatan sekin surunkali klinik kursga ega bo'lgan progressiv kasalliklar va miyada g'ayritabiiy protein to'planishi kuzatiladi. Har bir neyrodegenerativ kasallik nisbatan selektiv neyron yo'qolishiga ega; Masalan, dopaminerjik neyronlar va avtonom nerv sistemasi Parkinson kasalligida zaif bo'lib, lateral amyotrofik sklerozda motor neyron tizimi tanlab yo'qoladi [67].

So'nggi paytlarda kichik baliqlarning foydali xususiyatlaridan foydalangan holda neyrodegenerativ kasalliklar bo'yicha ko'plab tadqiqotlar olib borildi. Kasallik modellarini yaratish va tahlil qilish uchun neyrotoksik kimyoviy moddalar bilan dori-darmonlarni davolash, g'ayritabiiy oqsillarni to'g'ridan-to'g'ri mikroin'ektsiya qilish, kasallik bilan bog'liq genlarni nokaut qilish va mutatsiyaga uchragan genlarni nokaut qilish mumkin.

Altsgeymer kasalligini o'rganish uchun tau transgen zebrafish [68,69] va to'g'ridan-to'g'ri A mikroin'ektsiyasi bilan zebrafish [70,71] haqida xabar berilgan.

Amyotrofik lateral sklerozni o'rganish uchun TDP-43-, SOD1-yoki C9orf{3}}bog'liq zebrafish modellari patogenezini tahlil qilish va yangi dorilarni skrining qilish uchun ishlatilgan [30,72-76]. Bu erda biz Parkinson kasalligini muhokama qilamiz; boshqa neyrodegenerativ kasalliklar haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun boshqa sharhlarga qarang [77,78].

4.1. Parkinson kasalligining zebrafish va Medaka modellari
Parkinson kasalligi keksa odamlarda keng tarqalgan bo'lib, u progressiv vosita buzilishi, qora rangdagi dopaminerjik neyronlarning yo'qolishi, Lyui tanalari deb ataladigan andalfa-sinuklein-musbat inklyuziya organlari bilan tavsiflanadi.

Biz va boshqalar Parkinson kasalligining patogenezini o'rganish uchun turli xil mayda baliqlardan foydalanganmiz. 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridin (MPTP), 6-gidroksidopamin (6-OHDA) kabi toksinlar va Rotenon turli hayvonlar modellarida dopaminerjik neyronlar uchun zaharli ekanligi ma'lum.

MPTP turli hayvonlarda, shu jumladan odamlarda Parkinson kasalligiga o'xshash simptomlarni keltirib chiqaradigan neyrotoksindir. U glial hujayralardagi 1-metil-4-fenilpiridiniyga (MPP+) metabollanadi va keyinchalik dofamin tashuvchisi orqali dopaminerjik neyronlar tomonidan qo‘shiladi va mitoxondrial nafas olish zanjiri faoliyatini inhibe qiladi. Ushbu metabolik yo'l tufayli dopaminerjik neyronlar tanlab shikastlanadi [79,80].

MPTP ham medakada Parkinson kasalligiga o'xshash simptomlarni keltirib chiqaradi. Medaka lichinkalarini MPTP o'z ichiga olgan suvda saqlash tezda spontan suzish harakatining qisqarishiga va diensefalondagi dopaminerjik neyronlarning yo'qolishiga olib keladi [81].

MPTP ta'siri zebrafish lichinkalari va kattalar yordamida ham amalga oshirildi. Ushbu tadqiqotlar MPTP ning harakatlanish va dopaminerjik neyronlarga ta'sirini ko'rsatdi [82-87].

6-OHDA dopamin tashuvchisi tomonidan qabul qilinishi mumkin, natijada oksidlovchi stress va dopaminerjik neyronlarning tanlab zararlanishiga olib keladi. 6-OHDA to'g'ridan-to'g'ri miya omurilik suyuqligiga kiritilganda, shuningdek, dofamin neyronlarining yo'qolishiga va inmedaka spontan suzish harakatlarining pasayishiga olib keladi [88].

Katta yoshli zebrafishorning qorin bo'shlig'iga 6-OHDA lichinkalarini 6-OHDA o'z ichiga olgan suvda saqlash orqali yuborish indopaminerjik neyronlarning qisqarishiga va suzish harakatlarining buzilishiga olib kelishi mumkin [89-92].

Zebrafishlar lichinkalarini rotenon o'z ichiga olgan suvda saqlash ham dofaminning pasayishiga va suzish harakatlarining buzilishiga olib keladi [93,94]. Boshqa kimyoviy moddalar, jumladan proteazoma ingibitorlari [88], ammoniy xlorid yoki tunikamitsin [95] kichik baliqlarda Parkinson kasalligiga o'xshash fenotiplarni qo'zg'atishi mumkin. Ushbu toksinlar keltirib chiqaradigan modellar Parkinson kasalligini tadqiq qilish va giyohvand moddalarni tekshirish uchun foydali bo'lishi mumkin.

Keyinchalik, zebrafish andmedaka yordamida Parkinson kasalligining genetik modellari bilan tanishamiz. Hayvonlarning eng vakili bo'lgan sichqonlarda Parkinson kasalligini genetik manipulyatsiya qilish orqali taqlid qilish hayratlanarli darajada qiyin.

Masalan, hatto avtosomal retsessiv oilaviy Parkinson kasalligi uchun mas'ul bo'lgan Parkin, PINK1 va DJ-1 genlari bo'lgan uch marta nokautga uchragan sichqonlarda ham dopaminerjik neyronlar yo'qolmaydi [96].

Sichqonlarga o'xshab, Parkin yoki Pink1 bitta nokautli medaka dopaminerjik hujayra yo'qolishini ko'rsatmaydi [97,98]. Biz Parkin va Pink1 juft nokaut medakasini tahlil qildik va bitta nokaut baliqlarida kuzatilmagan dopaminerjik neyronlarning yo'qolishi sodir bo'lganligini aniqladik [98]. Zebrafishda dopaminerjik neyronlarning yo'qolishini qo'zg'atish uchun Pink1 ning bir marta kamayishi kifoya qiladi [99-101].

DJ-1 nokautli zebrafish va medaka modellari ham yaratildi, ular qo'shimcha patologik baholashni talab qiladi, ammo Parkinson kasalligining yangi baliq modellarini ishlab chiqarish uchun istiqbolli [102-105].

ATP13A2 yana bir gen mahsuloti bo'lib, autosomal retsessiv erta boshlangan parkinsonizm uchun mas'ul bo'lib, levodopaning sezgirligi, supranuklear gazepalsiya, piramidal belgilar va demans bilan tavsiflanadi [106].

Biz Atp13a2 mutant medaka yaratdik, bu inson bemorlarida kuzatilgan mutatsiyaga o'xshash mutatsiyani ko'rsatadi va bu baliq katepsin D faolligining pasayishi va barmoq iziga o'xshash inklyuziya tanasi shakllanishi bilan dopaminerjik neyronlarning yo'qolishini ko'rsatadi [107].

Atp13a2 nokautli zebrafish ham shunga o'xshash fenotiplarni ko'rsatadi [108]. Gaucher kasalligining qo'zg'atuvchisi ham bo'lgan GBA, Parkinson kasalligi uchun yuqori xavfli genlardan biri hisoblanadi va Gba nokaut medaka va zebrafish nafaqat dopaminerjik neyroinogenetik, balki alpinefrozni ham ko'rsatadi. to‘planishi [109–111].

LRRK2 mutatsiyalari avtosomal dominant oilaviy Parkinson kasalligining nisbatan keng tarqalgan sababidir va ular idyopatik Parkinson kasalligi bilan ham bog'liq [112,113]. Bunday autosomal dominant kasallikni tushunish qiyin, chunki genning normal funktsiyasini yo'qotish fenotipning asosiy sababimi yoki toksik funktsiyaning ortishi kasallikni tushuntirishi mumkinmi, aniq bo'lmasligi mumkin.

Lrrk2 ning bir nechta zebrafishmodellari mavjud edi, ammo biz keyingi baholashlar va izchil topilmalarni kutamiz [114-117].

Shu tarzda, zebrafish yoki medaka kimyoviy moddalar bilan davolash yoki zebrafishor medaka genomining genetik modifikatsiyasini o'tkazish orqali Parkinson kasalligining turli modellarini yaratish mumkin.

Ushbu modellar Parkinson kasalligi bilan bog'liq molekulalarning funktsiyasini in vivo tahlil qilish va insonParkinson kasalligining patofiziologiyasini tushunish uchun juda foydali.

Bundan tashqari, u allaqachon dori-darmonlarni kashf qilish sohasida keng qo'llanilgan. Zebrafish xususiyatlaridan foydalangan holda yuqori samarali skrining Parkinson kasalligi patologiyasini yaxshilash potentsialiga ega bo'lgan ko'plab birikmalarni oldi.

Katta neyrodegenerativ kasalliklar, shu jumladan Parkinson kasalligi [77] uchun dori kashfiyoti bo'yicha so'nggi sharhga qarang. Albatta, kichik baliqlardan namunaviy hayvonlar sifatida foydalanishning bir cheklovi shundaki, baliqlar va odamlar o'rtasida nomuvofiqlik bo'lishi mumkin.

Ko'pgina inson kasalliklarida bo'lgani kabi, kasallikning boshlanishi qarish, atrof-muhit omillari va multifaktorial genetik ta'sirlar kabi bir qancha omillar bilan murakkablashadi.

Shuning uchun biz turli xil modellarni, shu jumladan hujayra chiziqlarini, kichik baliqlarni yoki sutemizuvchilarni diqqat bilan o'rganishimiz kerak va inson namunalarini tekshirish ham muhimdir. Baliq va inson namunalari kabi modellar o'rtasida oldinga va orqaga borish orqali biz inson patologiyasini yanada ishonchli tushunishimiz mumkin.

4.2. Turkuaz Killifishda ko'rilgan idiopatik Parkinson kasalligining fenotiplari

Keyinchalik, biz irsiy bo'lmagan va Parkinson kasalligining 90-95 foizini tashkil etadigan idiopatik Parkinson kasalligini tushunish uchun turkuaz o'ldirishga e'tibor qaratdik. Turquoisekillifish - Mozambik va boshqa mamlakatlardagi hovuzlar, botqoqliklar va ko'lmaklarda yashovchi kichik baliq turi [7].

Uning yashash joyi uzoq quruq mavsum va qisqa yomg'irli mavsumga ega va quruq mavsumda firuza o'ldiruvchisi yashaydigan suv quriydi va kattalar baliq yashay olmaydi.

Biroq, u keyingi yoki kelajakdagi yomg'irli mavsumda tuproqda qurg'oqchilikka chidamli tuxum qo'ygan hayotiy tarixni o'zlashtirib, tur sifatida omon qola oldi.

Bunday hayot tsiklida qarishga qarshi ijobiy tanlov bosimi ishlamaydi [118]. Katta ehtimol bilan, firuza o'ldiruvchisi qisqa umr ko'radi va juda qisqa vaqt ichida qarish fenotipini namoyish etadi.

Xususan, turkuazkillifishning umri taxminan 4-6 oyni tashkil qiladi va taxminan uch oylik yoshida ular turli xil qarish belgilarini, shu jumladan organlar atrofiyasi, umurtqa pogʻonasi egriligi va qarilik bilan bogʻliq boʻlgan beta-galaktosidaza darajasining ortishi bilan namoyon boʻladi [119-121].

Garchi Parkinson kasalligi odamlarda qarish bilan kuchli bog'liq bo'lsa-da, ko'pchilik eksperimental hayvonlar qarish davrida etarli darajada kasallik fenotipini ko'rsatmasligi mumkin. Biz firuza kilifining dopaminerjik va noradrenergik neyronlarning degeneratsiyasini va qarish bilan alfa-sinuklein patologiyasining rivojlanishini ko'rsatishini aniqladik [122]. Ushbu patologik fenotiplar inson Parkinson kasalligida kuzatilganlarga o'xshaydi.

CRISPR-Cas9 tizimi tomonidan alfa-sinukleinning genetik kamayishi neyrodegeneratsiyani yaxshilaydi, bu alfa-sinuklein Parkinson kasalligi patogenezida kuzatuvchi emas, balki neyrodegeneratsiyaning qo'zg'atuvchi oqsili ekanligini ko'rsatadi.

Turkuaz o'ldiruvchisi Parkinson kasalligining mexanizmlarini, ayniqsa idyopatik Parkinson kasalligining aksariyat holatlarini ochib berish imkoniyatiga ega. Bu noyob baliq, shuningdek, miya va boshqa organlardagi yoshga bog'liq boshqa kasalliklar uchun ham foydali bo'ladi.

For more information:1950477648nn@gmail.com