Два исследователя из Колледжа биологических наук Калифорнийского университета в Дэвисе разрабатывают метод, который помог бы гораздо быстрее выявлять вредные химические вещества с помощью светящихся красным и зеленым рыбок данио, сообщает Дуглас Фокс в релизе университета.
По словам ученых, работа может принести пользу миллионам людей в Центральной долине Калифорнии. Там население подвергается повышенному риску воздействия пестицидов, поскольку многие живут или работают рядом с сельскохозяйственными предприятиями. Воздействие пестицидов может вызвать как острые, так и долгосрочные проблемы со здоровьем, включая вред репродуктивной системе.
Шон Берджесс, профессор кафедры молекулярной и клеточной биологии, работает с Брюсом Дрейпером, профессором того же факультета, над разработкой метода ускоренного скрининга химических веществ.
Стандартное тестирование является медленным и дорогостоящим, потому что оно основано на мышах, которых технические специалисты должны индивидуально препарировать и исследовать, чтобы увидеть влияние химических веществ на репродуктивные ткани.
Берджесс и Дрейпер планируют обойти этот громоздкий процесс, используя недавно выведенный штамм рыбок данио (Danio rerio). Этот вид пресноводных рыб, родом из Южной Азии, популярен в домашних аквариумах. Он также часто используется в качестве модельного организма для изучения ранних стадий человеческого развития.
«Семьдесят процентов генов у рыбок данио имеют человеческие аналоги, называемые ортологами, - поясняет Дрейпер. - А если вы посмотрите на гены, участвующие в оогенезе - производстве женских ооцитов или яйцеклеток - процент еще выше».
Рыбки данио хорошо подходят для изучения воздействия химических веществ на репродуктивную функцию, потому что, в отличие от млекопитающих, их пол не определяется особыми X- или Y-хромосомами. Вместо этого он частично определяется сигналами окружающей среды. В неволе примерно половина рыб превращается в самок. Но если личинки рыб подвергаются воздействию химических веществ, нарушающих оогенез, то более высокий процент из них будет развиваться как самцы. Это означает, что ученые могут проверить химическое вещество на репродуктивную токсичность, подвергнув ему несколько десятков личинок рыбок данио, а затем подождав несколько недель, увидеть, не смещено ли их соотношение полов в сторону самцов. Дрейпер и Берджесс создают для этого стратегию, используя генетически модифицированных рыбок данио, которые выделяют свой пол с помощью цветового кодирования.
Эти рыбки, разработанные сотрудниками лаборатории Дрейпера, несут три генетических изменения. Во-первых, их клетки Сертоли (есть только в мужских половых железах), продуцируют зеленый флуоресцентный белок. Во-вторых, их ооциты (или незрелые яйцеклетки), встречающиеся только в женских половых железах, продуцируют красный флуоресцентный белок. И, наконец, рыбки производят меньше своего естественного пигмента, что делает тела более прозрачными, поэтому красный или зеленый цвет их половых желез проявляется отчетливо.
За рыбками данио проще и дешевле ухаживать, чем за грызунами. Берджесс и Дрейпер рассчитывают вырастить по 80 личинок рыб в каждом аквариуме, а затем подвергнуть выбранному химическому веществу между 10 и 20 днями после оплодотворения. Обычно приходится ждать до 90 дней после оплодотворения, чтобы визуально отличить самцов и самок рыбок данио. Но гонады рыб с цветовой кодировкой должны позволять делать это в возрасте 40 дней.
«Мы должны быть в состоянии определить пол когорты из 80 рыбок почти одновременно, просто сделав снимок», - говорит Дрейпер. Наблюдение за необычно высоким процентом самцов или самок или наблюдение интерсексуальных животных с гонадами, сияющими как красным, так и зеленым, указывает на то, что химическое вещество токсично для репродуктивной системы.
Исследователи начнут тестировать свой метод GloNad в эксперименте по проверке девяти наиболее часто используемых пестицидов в Калифорнии на репродуктивные эффекты, далее планируют масштабировать разработку.
