Zebrafische sind nur wenige Zentimeter lang, haben aber einige übergroße Kräfte. Wenn ihre Herzen oder Gehirne geschädigt sind, regenerieren sie sich. Wenn ihre Flossen abgeschnitten sind, wachsen sie nach. Wenn sie geblendet sind, können sie wieder sehen.
Es ist diese letzte Fähigkeit, die Gegenstand einiger möglicherweise bahnbrechender neuer Forschungen ist. Wissenschaftler von Vanderbilt haben möglicherweise den Schlüssel zur Regeneration der Netzhaut von Zebrafischen entdeckt. Wenn der Prozess beim Menschen repliziert werden kann, werden neue Therapien für Blindheit aufgrund von Netzhauterkrankungen und -verletzungen eingesetzt.
„Als ich immer mehr darüber erfuhr, wie Zebrafische in der Lage sind, die meisten Gewebe und Organe zu regenerieren, war ich fasziniert von der Tatsache, dass die Netzhaut der Zebrafische erblindungsbedingt geschädigt werden kann. Es dauert jedoch nur drei bis vier Wochen, bis das Sehvermögen wiederhergestellt ist ", Sagt James Patton, Professor für Biowissenschaften bei Vanderbilt, der die Forschung leitete.
Zebrafisch, ein Süßwasser-Elritz, der nach seinen charakteristischen Streifen benannt wurde, war lange Zeit ein beliebtes Testobjekt für Forscher. Sie vermehren sich leicht in Gefangenschaft, wachsen schnell und sind als Babys völlig durchsichtig, was es einfach macht, ihre Organe zu untersuchen. Dann gibt es ihre regenerativen Fähigkeiten. Da sie 70 Prozent des genetischen Codes des Menschen gemeinsam haben, können sie häufig zur Untersuchung von genetischen Merkmalen und Krankheiten des Menschen verwendet werden.
Die Struktur und Zelltypen der Zebrafisch-Retina sind nahezu identisch mit denen des Menschen. Jede enthält drei Schichten von Nervenzellen: Licht detektierende Photorezeptoren, signalintegrierende horizontale Zellen und Ganglienzellen, die visuelle Informationen an das Gehirn weitergeben.
"Deshalb war ich noch faszinierter, warum Menschen beschädigte Netzhäute und Fische nicht regenerieren können", sagt Patton.
Diese fünf Bilder zeigen 28 Tage lang, wie sich die Netzhaut der Zebrafische regeneriert. Stäbchen sind grün dargestellt, regenerierende Zellen rot und alle anderen Zellen blau. Regenerierende Zellen ersetzen die Stäbchen. (The Patton Lab / Vanderbilt) Netzhautschäden sind die Hauptursachen für Erblindung in den Industrieländern. Zu diesen Ursachen gehören Makuladegeneration, eine häufig altersbedingte Erkrankung, bei der ein Teil der Netzhaut geschädigt wird und Unschärfen und leere Stellen in der Sicht verursacht werden. diabetische Retinopathie, bei der Diabetes die Blutgefäße in der Retina schädigt; und Retinitis pigmentosa, eine genetische Erkrankung, die eine Degeneration der Stabphotorezeptorzellen der Retina verursacht. Da sich die menschlichen Netzhäute nicht regenerieren, sind alle durch Krankheiten oder Verletzungen verursachten Netzhautschäden dauerhaft.
Patton und sein Team waren neugierig, wie genau die Regeneration der Netzhaut von Zebrafischen eingeleitet wird. Frühere Studien deuteten darauf hin, dass Wachstumsfaktoren, die durch absterbende Photorezeptoren in den Augen der Fische abgesondert werden, den Prozess starten und Stammzellen in den Augen entzünden könnten, um mit der Dedifferenzierung zu beginnen (zurück zu einem früheren Entwicklungsstadium) und sich dann in neue Retinazellen zu differenzieren. Mahesh Rao, einer der Absolventen von Patton, kam jedoch auf die Idee, den Neurotransmitter GABA zu untersuchen, einen chemischen Botenstoff im Gehirn, der die Aktivität von Neuronen reduziert. Dabei wurde festgestellt, dass GABA die Stammzellaktivität im Gehirn von Mäusen kontrolliert.
Das Team testete die Idee von Rao, indem es Zebrafische blendete - dies kann erreicht werden, indem man sie ein paar Tage lang in die Dunkelheit legt, sie dann hellem Licht aussetzt und ihnen dann GABA-stimulierende Medikamente gibt. Sie gaben auch GABA-senkende Medikamente für normal sehende Zebrafische. Sie fanden heraus, dass die blinden Fische, denen GABA-stimulierende Medikamente verabreicht wurden, ihre Netzhaut nicht normal regenerieren konnten, während die normalen Fische mit erniedrigten GABA-Spiegeln begannen, ihre Netzhaut zu regenerieren. Dies deutete darauf hin, dass es tatsächlich eine verringerte Konzentration von GABA war, die den Retina-Regenerationsprozess auslöste.
Die Ergebnisse wurden diesen Monat in der Zeitschrift Stem Cell Reports veröffentlicht .
L bis R: James Patton, Mahesh Rao und Dominic Didiano im Zebrafischlabor (The Patton Lab / Vanderbilt) "Wir hoffen, das Fischmodell zu nutzen, um die Faktoren und Mechanismen zu verstehen, die die Regeneration der Netzhaut regulieren, in der Hoffnung, dass wir die gewonnenen Erkenntnisse auf den Menschen übertragen können", sagt Patton.
Das Team beginnt, die GABA-Theorie an Mäusen zu testen. Wenn dies funktioniert, werden Versuche am Menschen durchgeführt, in denen getestet wird, ob GABA-Hemmer die Netzhautregeneration stimulieren können.
Wenn sich die Forschung beim Menschen tatsächlich als erfolgreich erweist, könnten einige der fast 40 Millionen Blinden weltweit eines Tages einen winzigen, gestreiften Fisch zu verdanken haben.
