WWW - Uniwersytet Medyczny w Lublinie test

16 czerwca 2022 roku w TVP3 Lublin wyemitowano program z cyklu "Login: Nauka", w którym znalazły się obszerne informacje o OMD UM w Lublinie.

 

Poniżej link do odcinka Login Nauka w OMD.

 

https://lublin.tvp.pl/61425945/16-czerwca-2022

Mała rybka, duże możliwości – Danio pręgowany w badaniach nad chorobami ośrodkowego układu nerwowego

 

Kinga Gaweł^1,2*, Agnieszka Michalak³, Camila V. Esguerra², Marta Marszałek-Grabska¹, Anna Leśniak⁴, Waldemar A. Turski¹

 

¹ Katedra i Zakład Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej, Uniwersytet Medyczny w Lublinie

² Centre for Molecular Medicine, University of Oslo, Norway

³ Katedra i Zakład Farmakologii z Farmakodynamiką, Uniwersytet Medyczny w Lublinie

⁴ Zakład Farmakodynamiki, Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii, Warszawski Uniwersytet Medyczny

 

Autor zdjęć: Agnieszka Michalak

 

Chociaż Danio pręgowany (Danio rerio, ang. zebrafish) zwrócił uwagę neurobiologów już w latach 70, dopiero ostatnie dziesięciolecia przyniosły globalny wzrost zainteresowania tym gatunkiem jako organizmem modelowym w badaniach przedklinicznych. Jedną z kluczowych postaci świata nauki, która przyczyniła się popularyzacji badań z wykorzystaniem rybki Danio jest profesor Monte Westerfield z Institute of Neuroscience, University of Oregon. To właśnie jemu zawdzięczamy swoistą „biblię” Danio pręgowanego, stanowiącą unikatowy przewodnik dla wszystkich naukowców zainteresowanych prowadzeniem badań z wykorzystaniem tego organizmu modelowego. Podręcznik pt. „The Zebrafish Book, A guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio)” autorstwa Monte Westerfielda, nazywany skrótowo the Zebrafish Book, doczekał się już 5 edycji (2007), a treści w nim zawarte (dotyczące m.in. warunków utrzymywania czy rozrodu ryb) stanowią podstawę praktyki laboratoryjnej w czołowych placówkach naukowych na całym świecie.

Co jednak sprawia, że w środowisku naukowym zainteresowanie tą pasiastą niczym zebra, niepozorną na pierwszy rzut oka rybką stale rośnie? Otóż Danio posiada wiele cech, które czynią go idealnym organizmem modelowym. Jego genom został w pełni zsekwencjonowany i okazało się, że posiada ok. 70% zgodność z genomem ludzkim, a także 80% zgodność w zakresie genów biorących udział w patogenezie chorób człowieka. Ponieważ Danio pręgowany należy do kręgowców, wiele obszarów neuroanatomicznych jego mózgu jest ortologiczna ze strukturami ośrodkowego układu nerwowego ssaków, a zatem także człowieka. W mózgowiu Danio pręgowanego występują obszary odpowiadające takim strukturom jak: ciało migdałowate, hipokamp, pole brzuszne nakrywki, jądro półleżące czy kora przedczołowa.  Co więcej, w pierwszych etapach rozwoju organizm Danio jest niemal przezroczysty, co umożliwia łatwą obserwację zachodzących w tym czasie zmian bez użycia specjalistycznych urządzeń i procedur. Pigmentacja ryb może być zahamowana poprzez użycie fenylotiokarbamidu, istnieje także linia Danio pręgowanego – linia Casper, która pozostaje przezroczysta przez cały okres swojego życia. Pozwala to na znakowanie wybranych genów znacznikami fluorescencyjnymi oraz obrazowanie przyżyciowe. Znaczna liczba dostępnych technik genetycznych jak zastosowanie np. oligomerów tzw. morpholino, metody TALEN czy CRISPR/Cas9, umożliwia wygodniejsze w porównaniu z gryzoniami, wyłączenie lub nasilenie funkcji genów będących przedmiotem zainteresowania badacza (tzw. loss- lub gain-of-function). Także z ekonomicznego punktu widzenia rybka Danio posiada dużą przewagę w stosunku do gryzoni. Koszty prowadzenia hodowli, utrzymania i rozrodu zwierząt czy zajmowana powierzchnia laboratoryjna są nieporównywalnie mniejsze niż w przypadku myszy czy szczurów. Jedna para ryb produkuje od 50 do 300 jaj tygodniowo, a już pięciodniowa larwa Danio, o długości wynoszącej zaledwie 4 mm, może być wykorzystana w badaniach genetycznych, toksykologicznych czy także behawioralnych.

Badania przeprowadzone przez niezależne ośrodki naukowe potwierdzają możliwość wykorzystania Danio pręgowanego jako organizmu modelowego różnych chorób ośrodkowego układu nerwowego m.in. schizofrenii, epilepsji, autyzmu, uzależnień, chorób neurodegeneracyjnych czy zaburzeń afektywnych. Użycie Danio stwarza praktycznie nieograniczone możliwości prowadzenia badań z zakresu szeroko pojmowanej biologii molekularnej. W dodatku zarówno obserwacje zachowania poszczególnych osobników jak i ich wzajemne interakcje w ławicach mogą być z powodzeniem wykorzystywane w badaniach behawioralnych. Podobnie jak inne gatunki świata zwierząt Danio wykazuje zachowanie tigmotaktyczne polegające na poruszaniu się po obrzeżach zamkniętej przestrzeni, co ma związek z nasileniem odpowiedzi lękowej u ryby np. po jej umieszczaniu w nowym, nieznanym środowisku. Do oceny lęku może także służyć test zanurzenia (ang. novel tank diving test). Test ten podobnie jak poprzedni wykorzystuje fakt indukowania odpowiedzi lękowej u ryb umieszczonych w nowym, nieznanym środowisku, co wyraża się zwiększonym czasem spędzonym przez Danio w dolnej części zbiornika, która jest postrzegana jako bezpieczniejsza. Bardziej złożone zachowania ryb można badać oceniając spójność tworzonych przez nie ławic. W środowisku naturalnym jest to instynktowne zachowanie stanowiące mechanizm obronny przed drapieżnikami czy poprawiające wydajność żerowania. Danio pręgowany jest także z powodzeniem używany w badaniach służących do oceny funkcji kognitywnych, a także uzależnień. Dostępne dane pochodzące z piśmiennictwa naukowego potwierdzają użyteczność Danio w badaniach procesów uczenia się i pamięci. W badaniach stosowane są testy labiryntów (np. test Y czy test labiryntu krzyżowego), test rozpoznawania nowego obiektu, test biernego unikania, a także test warunkowej preferencji miejsca służący do oceny procesów leżących u podstaw rozwoju uzależnień lekowych. Warto odnotować, że analogiczne testy są przeprowadzane na gryzoniach i od dziesiątków lat są stosowane w badaniach neurobiologicznych.

Wykazano, że inkubacja larw Danio w roztworze ketaminy (anestetyk ogólny) indukuje u nich, podobnie jak u gryzoni, zwiększoną aktywność lokomotoryczną będącą odpowiednikiem objawów pozytywnych schizofrenii u ludzi. Co ciekawe, 6-dniowe larwy są również wrażliwe na zmiany natężenia dźwięku, co umożliwia przeprowadzenie innych testów np. testu hamowania przedsygnałowego, stosowanego powszechnie u gryzoni z objawami schizofrenii. Zmiany zachowania larw Danio, odpowiadając objawom pozytywnym, uzyskano również w wyniku inkubacji larw m.in. z amfetaminą, MK-801 czy fencyklidyną. Co jednak istotne, oprócz objawów pozytywnych, możliwa jest również ocena objawów negatywnych (w teście tzw. shoalingu, czyli interakcji socjalnej) czy kognitywnych, zarówno u larw jak i dorosłych osobników. W testach behawioralnych można również ocenić objawy psychotyczne, indukowane duplikacją fragmentu określonego genu (tzw. copy number variants). Należy podkreślić, że „łatwość” dokonywania manipulacji w genomie Danio, w porównaniu z gryzoniami, umożliwia również ocenę interakcji gen-gen (tzw. genetic modifiers).

Z praktycznego i ekonomicznego punktu widzenia ważny jest szybki rozwój i wzrost ryby w porównaniu do gryzoni. Rozwój mózgu Danio zachodzi bardzo szybko i już u 3-dniowej larwy jest możliwy pomiar aktywności elektroencefalograficznej. Dzięki możliwości oceny behawioralnej manifestacji drgawek u ryb, która koreluje ze zmianami typu drgawkowego w zapisie elektroencefalograficznym modele drgawek u Danio, indukowane farmakologicznie, są obecnie dobrze zwalidowane i powszechnie stosowane w laboratoriach na całym świecie. Ponadto istnieją unikalne modele genetyczne padaczki m.in. model choroby Draveta, czyli padaczki wczesnodziecięcej, w której pierwsze napady związane są z wystąpieniem gorączki. W 80% przypadków przyczyną choroby u ludzi jest mutacja jednego z typów kanałów sodowych (SCN1A). Co ciekawe w modelu Draveta u Danio wykazano skuteczność przeciwdrgawkową fenfluraminy, która obecnie znajduje się w III fazie badań klinicznych pod kątem zastosowania w leczeniu zespołu Draveta. W piśmiennictwie naukowym opisano również inne modele genetyczne padaczki z użyciem Danio pręgowanego m.in. zespół Lennox-Gastauta czy drgawki pirydoksynozależne.

W odniesieniu do autyzmu, naukowcy przeprowadzili badania nad możliwością zastosowania kwasu walproinowego jako farmakologicznego modelu autyzmu u Danio pręgowanego. Inkubacja larw na wczesnych etapach rozwoju w roztworze kwasu walproinowego indukuje u dorosłych ryb zaburzenia interakcji społecznych. Analogiczne zmiany w zachowaniu ryb odpowiadające zaburzeniom interakcji społecznych u osób autystycznych zostały także zaobserwowane u osobników z wyłączoną funkcją genu SHANK3. Danio może okazać się również ciekawą alternatywą w stosunku do mysich transgenicznych modeli choroby Alzheimera. Główne kierunki badań, opierając się o teorię kaskady amyloidowej choroby Alzheimera, skupiają się obecnie na stworzeniu transgenicznych linii Danio pręgowanego ze zmutowanym genem kodującym białko tau. Ekspresja tego genu u transgenicznych ryb powoduje zaburzenia w funkcjonowaniu mikrotubul, ich hiperfosorylację oraz nasilenie procesów neurodegeneracji.

Danio pręgowany daje współczesnym badaczom wyjątkowo szerokie możliwości prowadzenia badań molekularnych, toksykologicznych oraz behawioralnych. Oprócz jego nieocenionej roli jako organizmu modelowego w badaniach podstawowych, Danio pręgowany może również okazać się wyjątkowo atrakcyjnym modelem zwierzęcym w badaniach aplikacyjnych skupionych na poszukiwaniu nowych, skutecznych farmakoterapii chorób ośrodkowego układu nerwowego.

 

* Badania nad nowym, genetycznym modelem padaczki u larw Danio pręgowanego (Kinga Gaweł) zostały częściowo sfinansowane w ramach programu „Mobilność Plus V” Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (umowa 1649/MOB/V/2017; 01.01.2018-31.12.2018). Kinga Gaweł odbywa obecnie staż podoktorski w Centre for Molecular Medicine, University of Oslo, Norway pod kierunkiem prof. Camili Esguerra (stypendium indywidualne Marie Curie-Skłodowskiej, 798703 – GEMZ).

 

Źródło: plus.kurierlubelski.pl/wiadomosci/a/okulisci-testuja-leki-na-rybkach,12198067

 

·  22.06.2017

 

·  Gabriela Bogaczyk

 

Lekarze sprawdzają, czy nowe preparaty są skuteczne w leczeniu chorób oczu. To szansa dla wielu pacjentów np. ze zwyrodnieniem siatkówki.

Do badań posłużyły rybki akwaryjne z gatunku Danio rerio, które posiadają aż 70 procent genów podobnych do ludzkich. Poza tym, budowa oka rybek jest zbliżona do oka ludzkiego.

- Do piątego dnia życia podajemy larwom kilka preparatów, które są rozpuszczalne w wodzie i przenikają przez ciało. Następnie obserwujemy pod mikroskopem, jak zachowują się naczynia w całym ciele, a szczególnie w gałce ocznej - wyjaśnia dr n. med. Anna Święch-Zubilewicz z Kliniki Chirurgii Siatkówki Ciała Szklistego Uniwersytetu Medycznego w Lublinie.

Wszystko dzieje się po to, aby w przyszłości pomóc w poprawie wzroku ludziom. - Chodzi szczególnie o zwyrodnienie siatkówki i retinopatię cukrzycową. Są to choroby, które najczęściej u osób po 50 roku życia powodują utratę wzroku. W Polsce ok. 1,2 mln ludzi choruje na zwyrodnienie siatkówki. Co roku przybywa 120 tys. nowych zachorowań wylicza okulistka.

I zaznacza, że są leki na te choroby, ale wciąż poszukuje się nowych metod leczenia, bo osób starszych będzie przybywać. - Dotychczasowe preparaty hamują rozwój chorób oczu, ale wciąż poszukiwane są skuteczniejsze. Te substancje, które obecnie podajemy rybkom, są stosowane u pacjentów już przy innych schorzeniach . Liczymy, że będą również wspomagać poprawę wzroku - dodaje dr n. med. Anna Święch-Zubilewicz. Dodajmy, że nadzieja na sukces jest spora, bo pierwsze wstępne wyniki testów są pozytywne.

Badania przeprowadzane są w Ośrodku Medycyny Doświadczalnej UM przy ul.

Jaczewskiego. - Dynamiczny rozwój medycyny sprawił, że w Lublinie na miejscu mamy do dyspozycji coraz to nowsze metody diagnostyczne i terapeutyczne. Pamiętam, że jeszcze niedawno jeździliśmy robić takie badania np. we Francji. Rybki Danio rerio są obecnie często wykorzystywanym modelem w badaniach eksperymentalnych w okulistyce, ale też w innych dziedzinach jak neurologia, hematologia, choroby zakaźne - tłumaczy specjalistka.

Ośrodek Medycyny Doświadczalnej w Lublinie współpracuje w badaniach z prof. Przemysławem Tylżanowskim z Uniwersytetu w Lueven w Belgii.

 

Przypomnijmy, że OMD powstał w 2015 roku i jest jedną z najnowocześniejszych w Polsce jednostek o charakterze eksperymentalno-hodowlanym. Prowadzi się tu pionierskie badania na zwierzętach laboratoryjnych jak myszy, szczury i ryby z gatunku Danio rerio.

14 czerwca 2017 w Dzienniku Wschodnim ukazał się artykuł na temat badań prowadzonych w Ośrodku Medycyny Doświadczalnej UM w Lublinie.

 

Źrodło: 

http://www.dziennikwschodni.pl/lublin/male-rybki-pomoga-w-leczeniu-oczu-naukowcy-z-lublina-chca-wykorzystac-ich-umiejetnosci,n,1000200802.html

Artykuł sponsorowany

Rozmowa z dr Mirosławem Łańcutem, kierownikiem Ośrodka Medycyny Doświadczalnej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie, członkiem Lokalnej Komisji  Etycznej ds. Doświadczeń na Zwierzętach.  

  

Co kryje się pod nazwą Ośrodek Medycyny Doświadczalnej Uniwersytetu Medycznego?

To nowoczesny kompleks o charakterze naukowo-hodowlanym, który umożliwia realizację największych projektów badawczo-rozwojowych. OMD stwarza warunki pracy naukowej dla eksperymentatorów wywodzących się z jednostek Uniwersytetu Medycznego, oraz wszystkich chętnych do współpracy najlepszych specjalistów z kraju i zagranicy.

Medycyna Doświadczalna stanowi jeden z głównych filarów medycyny ludzkiej. Metody badawcze stosowane w medycynie doświadczalnej pozwalają na wyjaśnienie procesów powstawania chorób, poszukiwanie metod profilaktyki i co najważniejsze odkrywanie i testowanie nowych środków leczniczych. Większość tych metod, opiera się na wykorzystaniu nowoczesnych urządzeń badawczych, ale także na badaniach in vitro prowadzonych na hodowlach komórkowych i na zwierzętach laboratoryjnych. Te badania jak i wyspecjalizowana hodowla zwierząt laboratoryjnych stanowią podstawę funkcjonowania OMD

Jakie funkcje będzie spełniał  Ośrodek w dziedzinie badań naukowych?

OMD łączy w sobie kilka funkcji: Najważniejszą funkcją Ośrodka jest stworzenie platformy badawczej skupiającej w Ośrodku wszystkie badania prowadzone z wykorzystaniem zwierząt laboratoryjnych. OMD posiada odpowiednią infrastrukturę dla utrzymania zwierząt w badaniach, a także wyspecjalizowaną i przeszkoloną załogę, która w swej pracy kieruje się najwyższymi standardami humanitaryzmu w stosunku do powierzonych ich opiece zwierząt.

Infrastruktura badawcza jaką posiadamy w postaci nowoczesnej aparatury badawczej zostanie zaadaptowana do projektów badawczych medycyny doświadczalnej. Tu warto się pochwalić posiadaniem takich urządzeń jak Aparat Rezonansu Magnetycznego o mocy 7 tesli, systemu do przyżyciowego obrazowania czy w pełni wyposażonej pracowni hodowli komórkowej, pracowni badań ryb z gatunku Danio rerio.

Kolejna funkcja to hodowla zwierząt laboratoryjnych, w warunkach zapewniających najlepszy dobrostan tych zwierząt.

Ośrodek będzie pełnił także funkcję edukacyjną w propagowaniu humanitarnego traktowania zwierząt laboratoryjnych, stosowania reguły 3R w badaniach na zwierzętach. W przyszłości staniemy się także ośrodkiem szkoleniowym w zakresie wykonywania doświadczeń z wykorzystaniem zwierząt laboratoryjnych.

Wspomniał Pan o hodowli i dobrostanie zwierząt, jak  zamierzacie spełnić wymagania dotyczące dobrostanu zwierząt laboratoryjnych?

Już na etapie projektowania, Ośrodek został przystosowany do surowych wytycznych, wynikających z aktualnie obowiązujących przepisów prawa w zakresie utrzymania i hodowli zwierząt laboratoryjnych.   W OMD zachowane są więc wszelkie warunki niezbędne do stworzenia odpowiedniego środowiska hodowli i dobrostanu zwierząt. Zwierzęta będą hodowane w odpowiednich pomieszczeniach za barierą biologiczną, do której dostępu strzegą odpowiednie śluzy osobowe. Klatki hodowlane są indywidualnie wentylowane, mają stałą temperaturę powietrza i 12 godzinny dzień świetlny. Pasza, woda, ściółka jest sterylizowana przed wymianą, a środowisko bytowania jest urozmaicane przez odpowiednie wzbogacenie klockami, rurkami imitującymi schronienie. Ktoś kiedyś porównał warunki bytowania zwierzą laboratoryjnych w nowoczesnych zwierzętarniach do hotelu pięcio-gwiazdkowego. Nasz Ośrodek będzie się starał o szóstą gwiazdkę, czyli o GLP (Dobra Praktyka Laboratoryjna, z ang. Good Laboratory Practice), co jest zgodne z założeniami projektu, z którego środków powstał Ośrodek.

Czy w dobie współczesnego rozwoju nauki i techniki, nadal istnieje potrzeba wykorzystywania zwierząt do celów eksperymentalnych?

Obecnie wykorzystuje się szereg metod alternatywnych, badania in vitro - na hodowlach komórkowych. Wszystkie te badania są bardzo cenne, ale tylko w fazie wstępnej testów toksykologicznych, czy badań na poziomie komórkowym. Jednak pojedyncze komórki reagują inaczej niż te w tkankach, narządach czy w całym organizmie, gdzie istnieje wzajemne oddziaływanie komórek. Dlatego większość takich testów musi zostać powtórzone na organizmie żywego zwierzęcia laboratoryjnego. Proszę jednak zauważyć, że po takich testach in vitro ilość testów z wykorzystaniem zwierząt laboratoryjnych można ograniczyć do niezbędnego minimum.

Do jakich celów można zatem wykorzystywać badania na zwierzętach?

Badania na zwierzętach laboratoryjnych, podkreślam laboratoryjnych, bo tylko takie zwierzęta, wyhodowane w specjalistycznych hodowlach mogą uczestniczyć w testach, wykorzystywane są w obszarze leków, chemikaliów, środków ochrony roślin, oraz bezpieczeństwa żywności i pasz. Dzięki tym badaniom zyskują też same zwierzęta, lekarze weterynarii stosują te same środki lecznicze, przeciwbólowe, nasercowe oraz podobne techniki anestezji. Jest to argument nie do podważenia dla przeciwników takich badań.

Jakie działania stosuje się w celu zminimalizowania cierpienia zwierząt?

Jak już wspomniałem we wszystkich naszych procedurach stosujemy zasadę „3R” określającą zasady humanitarnego prowadzenie technik badawczych na zwierzętach. Te trzy literki „R” oznaczają Replacement (zastąpienie) – tam gdzie możemy, stosujemy w zastępstwie metody in vitro lub alternatywne, Reduction (zmniejszenie) – ograniczamy ilość zwierząt w doświadczeniach przez np. standaryzację genetyczną zwierząt, Refinement (udoskonalenie) – stosujemy tylko udoskonalone metody badawcze, które ograniczają stres i ból. Łagodne traktowanie zwierząt jest jednym ze standardów, przyjętych przez Ośrodek. Znacząca większość procedur doświadczalnych wykonywana jest pod znieczuleniem, posiadamy cztery urządzenia do wziewnej anestezji z odpowiednimi, dedykowanymi do gatunku zwierząt maseczkami. Wszystkie procedury są wykonywane pod nadzorem lekarza weterynarii, którego głównym zadanie jest dbałość o dobrostan tych zwierząt.

W celu zminimalizowania cierpienia zwierząt wykorzystywana będzie przede wszystkim nowoczesna aparatura, zainstalowana w OMD. Tu warto  wspomnieć o systemach przyżyciowego obrazowania, takich jak Rezonans magnetyczny czy system IVIS. Systemy te pozwalają nam badać zwierzęta w przebiegu procesów fizjologicznych czy chorobowych bez uśmiercania zwierzęcia.

Badania te są dosyć kosztowne, ale w przypadku procedur z wykorzystaniem zwierząt nie można w sensie dosłownym dokonywać przeliczeń finansowych. W tym przypadku  oszczędności w wydatkach nie zawsze przekładają się na dobro zwierzą ani tym bardziej na jakość otrzymywanych wyników badań.

Czy OMD może konkurować w zakresie całokształtu funkcjonowania z podobnymi ośrodkami w Europie lub na świecie?

OMD został zaprojektowany i wyposażony zgodnie z najlepszymi wzorcami europejskimi i zgodnie z wymogami prawa europejskiego. Tym samym możemy być równorzędnym  partnerem w projektach badawczych, prowadzonych w największych zachodnich laboratoriach. Myślę, ze właśnie we współpracy, a nie w konkurencji upatrywałbym przyszłość tego Ośrodka. W obecnych czasach olbrzymiego postępu prac badawczych w dziedzinie medycyny doświadczalnej, ośrodki naukowe podobne do OMD muszą łączyć swe wysiłki, aby sprostać oczekiwaniom współczesnego społeczeństwa co do długiego i przede wszystkim zdrowego egzystowania.

 

W numerze 1 na 2019 rok,  kwartalnika naszej uczelni "Alma mater" ukazała się publikacja zatytułowana "Mała rybka, duże możliwości –  Danio pręgowany w badaniach nad chorobami ośrodkowego układu nerwowego".

Z publikacja można zapoznać się na stronie OMD UM w Lublinie: http://www.omd.umlub.pl/o-nas/artykuly/