Çizgili Yüzücü Dostlarımız: Zebra Balıkları

İçindekiler

Giriş

Bilim insanları insanlarda genetik hastalıklara neden olan faktörleri araştırmak, bu hastalıklara tedaviler bulmak için model organizmalara ihtiyaç duyarlar. Bunlar çoğu zaman hepimizin bildiği gibi fareler, sıçanlar ve bazen Drasophila adı verilen sinekler olmuştur. Ancak son zamanlarda ismini sıkça duyduğumuz zebra balığı model organizma olma konusunda popülerliğini arttırmaktadır. Peki nedir onu model organizma olarak kullanmamıza sebep olan özellikleri?

Zebra balığı latince adı “Danio rerio” ile bilinir. Bununla birlikte, çizgili vücutları bir Zebra’ya benzer ve bu nedenle onlara yaygın olarak kullanılan Zebra balığı adını verir. Çizgiler lacivert ve yataydır, gövde boyunca kuyruk yüzgecinden solungaçlarına kadar uzanır. 1960’lara kadar evcil hayvan olarak beslenen zebra balığı ilk kez George Streisinger tarafından tıbbi araştırmalarda kullanılmasıyla laboratuvar ortamına girmiştir. Yıllarca süren çalışmalarının ardından Streisinger, bir Zebra balığı klonlamayı başararak ve ilk omurgalı klonunu yaratan olmuştur. Bu çığır açan başarıdan sonra, bu modelin popülaritesi çarpıcı bir şekilde artmıştır ve şimdi çok çeşitli insan hastalıkları için araştırmalarda kullanılmaktadır.

İnsan Hastalıklarında Neden Zebra Balıkları Kullanılır?

İnsanlar zebra balıklarından son derece farklı görünse de, aslında onlara düşündüğünüzden çok daha fazla benziyoruz. Hatta, insan genlerinin %70’inin zebra balıklarında bulunduğunu biliyor muydunuz? Zebra balığının iki gözü, bir ağzı, beyni, omuriliği, bağırsakları, pankreası, karaciğeri, safra kanalları, böbrekleri, yemek borusu, kalbi, kulağı, burnu, kasları, kanı, kemiği, kıkırdağı ve dişleri vardır. Bu özellikleri geliştirmek için gerekli olan genlerin ve kritik yolların çoğu, insanlar ve zebra balığı arasında yüksek oranda korunmuştur.

Fareler memeli oldukları için evrimsel olarak insanlara daha çok benzerken, zebra balığının birkaç önemli avantajı onları tüylü rakiplerinden öne geçiriyor. Bunlardan ilki bakımın kolay olmasıdır. Havuzlarda doğal olarak bulundukları için ideal koşulları kolaylıkla tekrarlanabilir. Sonuç olarak, çok daha az alana ihtiyaç duyarlar ve bakımı farelere göre daha ucuzdur. Diğer bir avantajı Zebra balığı, her hafta yüzlerce yumurta üreten olağanüstü derecede yüksek doğurganlığa sahiptir. Ayrıca çok kısa bir üretim süreleri var, bu sayede deney süresi çok kısalır. Ayrıca zebra balıklarının yumurtaları harici olarak gelişir, bu özellikleri görsel araştırmayı engelleyen farelere göre önemli bir avantajdır. Ve son olarak morfolojik özellikleri insan gelişim süreçlerini incelemek için çok uygundur. Şimdi morfolojisinin avantajlarına daha yakından bakalım.

In-Situ Hibridizasyon ile Gen İfadesi Analizi Nasıl Yapılır?

Zebra balığı embriyolarının gelişimsel şeffaflığı, RNA in-situ hibridizasyon (ISH) ile tüm embriyodaki endojen gen ekspresyonunun incelenmesini mümkün kılar. Bu teknik, ilgilenilen genlerin ekspresyonu hakkında uzamsal-zamansal bilgi sağlar ve çift ISH veya ISH ile birleştirilmiş tam immun boyama yoluyla farklı genler arasındaki ilişkileri saptamak için kullanılabilir. Bu nedenle, ileri genetik taramalar için güçlü bir tarama aracı olarak kullanılabilir.

Transgenez Nedir?

Dokuya özgü floresan transgenik balık üretme ve bunları floresan konfokal mikroskopi kullanarak gözlemleme yeteneği, zebra balığının katkısını önemli ölçüde artırmıştır. Floresan bir protein işaretçisi kullanan dokuya özgü ekspresyona sahip ilk stabil transgenik zebra balığı, gata1:EGFP çizgisiydi. Bu balık, endojen gata1 geninin ekspresyon modelini özetleyen yeşil floresan eritrositler sergiler. Bu balıklar, gelişmekte olan embriyodaki eritrosit gelişimini ve dolaşım bozukluklarını incelemek için değerli bir araçtır.

Knock-in: İnsan Hastalıklarını Araştırmak İçin Neden Zebra Balıkları Kullanılır?

Bir genin fonksiyon kaybının hastada görülen semptomlara neden olup olmadığını belirlemek için aynı gen zebra balığında mutasyona uğratılır veya “nakavt edilir” ve daha sonra balıklarda benzer semptomlar incelenir. Yapması çok daha zor olsa da, hastanın sahip olduğu kesin mutasyon zebra balığına da dahil edilebilir, bu duruma “knock-in” denir.

Mesela hastanın hastalık semptomları utero gelişim sırasında başladıysa, nakavt zebra balığı embriyoları, anormal gelişime yol açabilecek gen ekspresyonu değişiklikleri (mutasyonu olmayan embriyolara kıyasla) açısından incelenebilir. Nörolojik hastalığı olan bir hasta için, nakavt embriyoların nöronları, yanlış oluşup oluşmadıklarını görmek için floresanla etiketlenebilir. Hastalıkları karakterize etmenin yanı sıra tedavi amaçlı kullanılacak ilaçları da test etmede zebra balıklarının faydasını görmekteyiz. İlaç toksisitesi veya ilaç verimliğinin ölçülmesi için kullanılan model organizmalardır.

Zebra Balıklarında Başarıyla Modellenen Bazı İnsan Hastalıkları Örnekleri Nelerdir?

Duchenne Musküler Distrofisi

Zebra balıklarında distrofin geninin nakavt edilmesinin, insan hastalığı Duchenne musküler distrofisinin ciddiyetine ve ilerlemesine çok benzediği gösterilmiştir. Bu hastalığa sahip kişilerin giderek kötüleşen çocukluk kas zayıflığı distrofinde taşıdıkları mutasyonla açıklanmıştır. Hem insanlarda hem zebra balıklarında mutasyonun sebep olduğu distrofin kaybı yavaş yavaş nekrotik kas liflerine yol açar ve bunların yerini enflamatuar hücreler, fibroz ve anormal boyutta kas lifleri alır.

İnsan Melanomu

Bir diğer başarılı model insan melanomudur. BRAF genindeki tek bir amino asit değişikliği, melanomlarda en yaygın görülen mutasyon zebra balığında taklit edildi. SETDB1 geninin yaygın olarak gözlenen başka bir melanom mutasyonu, BRAF zebra balığına eklendiğinde, hızla bir melanom gelişti. Bu sonuçlar, SETDB1‘in melanom büyümesinde önemli bir gen olduğunu belirlemeye yardımcı oldu.

Sonuç olarak, bu çizgili yüzücü dostlarımızla ne kadar farklı görünsek de aynı hastalıkları gösterebildiğimize dair bu örnekler ve çok daha fazlası gelecekte tıbbi araştırmaları ilerletmek için ne kadar büyük bir potansiyel barındırdıklarını bize ispatlamaktadır.

Kaynaklar:

Görsel Kaynak: https://www.teknoreset.com/alsyi-daha-iyi-anlamak-icin-zebra-baligi-hareketlerini-3-boyutlu-goruntuleme/

Editör: Meryem Melisa KAR