Zebrafish, Medaka και Turquoise Killifish Για την Κατανόηση των Ανθρώπινων Νευροεκφυλιστικών/Νευροαναπτυξιακών Διαταραχών Μέρος 3

3.2. Ευκολία γονιδιακής επεξεργασίας με μικρά ψάρια

Υπολογίζεται ότι περίπου το 71% των ανθρώπινων γονιδίων έχουν τουλάχιστον έναν ορθολόγο zebrafishgene [31].

Η σχέση μεταξύ των ανθρώπινων γονιδίων και της μνήμης ήταν πάντα ένα θέμα μεγάλης ανησυχίας. Η επιστημονική έρευνα δείχνει ότι τα ανθρώπινα γονίδια έχουν πολύ σημαντικό αντίκτυπο στη μνήμη μας. Τα γονίδια είναι φυσικά κληρονομικές πληροφορίες στο ανθρώπινο σώμα και μεταβιβάζονται στις μελλοντικές γενιές μέσω της κληρονομικότητας. Σε αυτή τη διαδικασία, τα γονίδια επηρεάζουν τα φυσικά χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες μας, συμπεριλαμβανομένης της μνήμης μας.

Πρώτον, οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν τη σχέση μεταξύ ορισμένων γονιδίων και της μνήμης. Για παράδειγμα, η έρευνα σε ορισμένα γονίδια δείχνει ότι παίζουν βασικό ρόλο στην επιρροή της μάθησης και της μνήμης στον εγκέφαλο των ανθρώπων. Αυτά τα γονίδια μπορούν να επηρεάσουν την επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων στον εγκέφαλο καθώς και τη δομή και τη λειτουργία του εγκεφάλου.

Επιπλέον, η έρευνα δείχνει επίσης ότι τα γονίδια μπορεί επίσης να σχετίζονται με την ανάπτυξη της μνήμης. Αυτό σημαίνει ότι μερικοί άνθρωποι έχουν καλύτερες αναμνήσεις από άλλους και αυτό μπορεί να οφείλεται στα καλά γονίδια που κληρονομούν.

Αν και τα γονίδια παίζουν σημαντικό ρόλο στην επιρροή της μνήμης, δεν είναι ο μόνος παράγοντας. Το περιβάλλον και οι εμπειρίες μας μπορούν επίσης να επηρεάσουν τη μνήμη μας. Ο εγκέφαλός μας μπορεί να βελτιώσει τη μνήμη μέσω της συνεχούς μάθησης και εκπαίδευσης, κάτι που είναι επίσης πολύ ωφέλιμο για τη δραστηριότητα και την υγεία του εγκεφάλου μας.

Ως εκ τούτου, θα πρέπει να διατηρήσουμε μια θετική στάση και να εμπλακούμε σε αποτελεσματική άσκηση και μελέτη για να βελτιώσουμε τη μνήμη μας. Ταυτόχρονα, μπορούμε επίσης να αναφερθούμε στα γονίδιά μας για να κατανοήσουμε τα δυνατά και τα αδύνατα σημεία μας για να σχεδιάσουμε καλύτερα τη ζωή και την εργασία μας. Το πιο σημαντικό είναι να διατηρήσουμε μια αισιόδοξη στάση και να πιστεύουμε πάντα ότι μπορούμε να έχουμε καλύτερη μνήμη, η οποία θα μας βοηθήσει να πετύχουμε καλύτερα τους στόχους και τις επιθυμίες μας.

Συνοψίζοντας, η σχέση μεταξύ των ανθρώπινων γονιδίων και της μνήμης είναι πολύ περίπλοκη. Ενώ τα γονίδια παίζουν σημαντικό ρόλο στην επιρροή της μνήμης, το περιβάλλον και οι εμπειρίες μας είναι εξίσου σημαντικές. Ας συμμετέχουμε ενεργά στην άσκηση και στη μάθηση, ας απελευθερώσουμε τις δυνατότητές μας και ας δημιουργήσουμε θαύματα της μνήμης μας. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό που έχει πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του Cistanche deserticola προέρχεται από τα πολλαπλά ενεργά συστατικά που περιέχει, όπως ταννικό οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή γλυκοσίδες κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου μέσω ποικίλων οδών.

Κάντε κλικ στο Μάθετε 10 τρόπους για να βελτιώσετε τη μνήμη

Επιπλέον, περίπου το 84% των γονιδίων που είναι γνωστό ότι σχετίζονται με ανθρώπινες ασθένειες έχουν ορθολόγους στο γονιδίωμα του ψαριού ζέβρα [32].

Τα μικρά ψάρια έχουν το πλεονέκτημα των απλών διαδικασιών για την επεξεργασία γονιδίων. Η αποτελεσματική μηχανική του γονιδιώματος μπορεί να αντιμετωπιστεί από νουκλεάσες ψευδαργύρου-δακτύλου (ZFNs) ή μεταγραφικούς ενεργοποιητές-όπως τελεστές (TALENs) σε διάφορα μοντέλα οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των zebrafish και medaka [33-36], και η εμφάνιση της τεχνικής CRISPR-Cas9 το έχει κάνει πολύ πιο εύκολο να νοκ-άουτ ή να επεξεργαστεί συγκεκριμένα γονίδια τα τελευταία χρόνια [37-39].

Στα μικρά ψάρια, η ωοτοκία και η γονιμοποίηση συμβαίνουν έξω από το σώμα του γονέα και οι παράγοντες επεξεργασίας γονιδίων εισάγονται στα γονιμοποιημένα ωάρια με μικροέγχυση, τα οποία μπορούν στη συνέχεια να εκκολαφθούν σε ένα τρυβλίο Petri [40].

Για παράδειγμα, με την έγχυση GFP mRNA στο έμβρυο, είναι δυνατό να παρατηρηθούν τα αποτελέσματα την επόμενη μέρα της ένεσης χωρίς να περιμένουμε μέρες ή μήνες [41]. Μέχρι στιγμής έχουν αναφερθεί βελτιωμένες και προηγμένες τεχνικές για την επεξεργασία γονιδίων και η εξαιρετικά μεταλλαξιογόνος μέθοδος CRISPR-Cas9 επιτρέπει ακόμη και την έγχυση εμβρύων F0 που μιμούνται μηδενικά μεταλλαγμένα, καθιστώντας την επαγωγή μεταλλάξεων γρήγορη και αποτελεσματική [42].

Η εξουδετέρωση των γονιδίων-στόχων με βάση τα αντιπληροφοριακά ολιγονουκλεοτίδια έχει συχνά διεξαχθεί σε μικρά ψάρια, αλλά μπορεί να υπάρχουν φαινοτυπικές αποκλίσεις μεταξύ των φαινοτύπων μορφολινο και νοκ-άουτ [43]. Αυτό μπορεί να οφείλεται στην παρουσία επιδράσεων εκτός στόχου που προκαλούνται από τη μορφολίνη ή στην παρουσία ανόητης αποσύνθεσης του mRNA και της σχετικής γενετικής αντιστάθμισης σε άτομα με νοκ-άουτ [44].

Στην ανάλυση της γονιδιακής λειτουργίας στα ψάρια ζέβρα, συνιστάται έντονα η δημιουργία μεταλλαγμάτων και η ανάλυση των φαινοτύπων τους αντί της χρήσης αντιπληροφοριακών μορφολινο ολιγονουκλεοτιδίων. Το σύστημα CRISPR-Cas9 επιτρέπει επίσης την εισαγωγή του γονιδίου στόχου ή συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων χρησιμοποιώντας επιδιόρθωση κατευθυνόμενη από ομολογία (HDR ) ή άλλους μηχανισμούς [45-50].

Η σταθερή εισαγωγή του εξωγενούς DNA στο γονιδίωμα του ψαριού ζέβρα είχε ήδη επιτευχθεί το 1988 [51]. Συνέγχυση του ενζύμου μεγανουκλεάσης I-SceI μαζί με τον διαγονιδιακό φορέα που φέρει τις θέσεις περιορισμού [52] ή συνέγχυση του tol2 ή τρανσποζάσης της ομορφιάς ύπνου με τη μεταφορά του διαγονιδιακού φορέα η διαγονιδιακή κασέτα που πλαισιώνεται από cis-ρυθμιστικές επαναλήψεις [53,54] διευκολύνει τη βλαστική μετάδοση του διαγονιδίου πολύ αποτελεσματικά.

Αυτές οι τεχνικές της μηχανικής του γονιδιώματος ισχύουν για το ζέβρα, το μέδακα και το τιρκουάζ θανάσιμο ψάρι, αλλά πιστεύουμε ότι είναι δύσκολο να γίνει μικροέγχυση στα αυγά του τιρκουάζ κυνόψαρου. Αυτό συμβαίνει λόγω του σχετικά σκληρού χορίου του τιρκουάζ killifish σε σύγκριση με το zebrafish andmedaka, και παρακαλούμε δείτε τις εξαιρετικές δημοσιεύσεις σχετικά με τη μηχανική του γονιδιώματος του τιρκουάζ killifish [55,56].

Αν γινόταν το ίδιο με το ποντίκι, η γονιδιακή επεξεργασία του εμβρύου θα ήταν μια πολύπλοκη επέμβαση που θα απαιτούσε τη συλλογή γονιμοποιημένων ωαρίων από το ζευγαρωμένο σώμα θηλυκού ποντικιού, μικροέγχυση του διαλύματος μηχανικής γονιδιώματος στις εργασίες καθαρισμού του ωαρίου και εμφύτευση των ωαρίων που εγχύθηκαν στις σάλπιγγες του ψευδοεγκύου ποντικού, κάτι που θα ήταν τεχνικά πολύ πιο δύσκολο και δαπανηρό.

Το Zebrafish μπορεί να παράγει περισσότερα από 100 αυγά ανά ωοτοκία, καθιστώντας εύκολη την επιλογή ατόμων με την επιθυμητή επεξεργασία γονιδίων. Το Zebrafish θα ωριμάσει σε ενήλικα σε 3 μήνες, καθιστώντας δυνατή την αναπαραγωγή της επόμενης γενιάς.

Στην περίπτωση του medaka και του turquoisekillifish, ο αριθμός των αυγών ανά ωοτοκία φαίνεται μικρότερος από αυτόν του zebrafish, αλλά γεννούν αυγά κάθε μέρα εάν η κατάσταση του ενήλικου ψαριού και του ενυδρείου είναι ιδανική.

Το Medaka και το τιρκουάζ killifish μπορούν να παρουσιάσουν σεξουαλική ωρίμανση σε περίπου 2-3 ​​μήνες και 1 μήνα, αντίστοιχα. Σε σύγκριση με τα ποντίκια, το κόστος της μετέπειτα διαχείρισης μπορεί επίσης να μειωθεί σημαντικά. Όπως περιγράφηκε παραπάνω, το zebrafish και το medaka είναι τα κύρια μοντέλα γενετικής χειραγώγησης, ενώ το τιρκουάζ killifish παρέχει ένα εξαιρετικό μοντέλο για τις μελέτες γήρανσης και διαταραχών που σχετίζονται με την ηλικία (Εικόνα 1).

Η γήρανση του τιρκουάζ θανάσιμου ψαριού περιγράφεται στο επόμενο κεφάλαιο. Όταν σχεδιάζετε μια γενετική μελέτη χρησιμοποιώντας μικρά ψάρια, είναι απαραίτητο να έχετε επίγνωση πολλών γενετικών χαρακτηριστικών.

Τα ζέβρα είναι διπλοειδή με 25 χρωμοσώματα (25 × 2n) και είναι κοντά στον άνθρωπο, αλλά τα φυλετικά τους χρωμοσώματα δεν έχουν εντοπιστεί. Ο μηχανισμός προσδιορισμού του φύλου δεν έχει ακόμη πλήρως αποκαλυφθεί, αλλά έχει βρεθεί ότι το φύλο του ψαριού ζέβρα μπορεί να επηρεαστεί από περιβαλλοντικούς παράγοντες [57-59]. Αντίθετα, το φύλο του medakaor turquoise killifish καθορίζεται από τα φυλετικά χρωμοσώματα XX/XY [60-62].

Τα σπονδυλωτά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, βίωσαν έναν διπλασιασμό ολόκληρου του γονιδιώματος κατά τον οποίο το γονιδίωμα διπλασιάστηκε δύο φορές στους προγόνους μας περίπου πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια. Επιπλέον, τα τελεόστα, συμπεριλαμβανομένων των ψαριών ζέβρα, μεντάκα και τυρκουάζ θανατηφόρου ψαριού, βίωσαν έναν άλλο γύρο ολόκληρου γονιδιωματικού πολλαπλασιασμού [63-65].

Επομένως, σε ορισμένα γονίδια, δεν υπάρχει αντιστοιχία 1:1 μεταξύ του ανθρώπου και του ψαριού ζέβρα και μπορεί να υπάρχουν δύο ορθολογικά γονίδια. Το γεγονός ότι υπάρχουν δύο ορθολόγοι σημαίνει ότι ακόμα κι αν ένας από τους ορθολόγους τεθεί νοκ άουτ, ο άλλος παράλογος μπορεί να αντισταθμίσει τη λειτουργία του.

Έχει επίσης αναφερθεί ότι υπάρχουν διαφορές στη δομή, τη λειτουργία και τα πρότυπα έκφρασης μεταξύ των παραλόγων αυτών των γονιδίων, γεγονός που μπορεί να υποδηλώνει ότι κάθε γονίδιο έχει τη δική του σημασία [66].

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα διπλό νοκ-άουτ αυτών των δύο ορθολογικών γονιδίων μπορεί να είναι απαραίτητο για να καθοριστεί η γραμμή εξόδου με τους αναμενόμενους φαινότυπους που εμφανίζονται σε ανθρώπινες ασθένειες ή διαταραχές. Είναι επίσης απαραίτητο να ελεγχθεί εάν ο ορθολόγος του γονιδίου που μας ενδιαφέρει υπάρχει ή όχι (π.χ. ο θεολόγος του SNCA υπάρχει στο medaka αλλά όχι στο zebrafish).

For more information:1950477648nn@gmail.com