
Badania naukowe
W Zakładzie Biologii Rozwoju Zwierząt Uniwersytetu Wrocławskiego

Badania naukowe prowadzone w Zakładzie Biologii Rozwoju Zwierząt w ramach projektu Sonata 17, finansowanego z Narodowego Centrum Nauki, skupiają się na bliższym zbadaniu choroby McArdlea (GSD 5). Projekt pt.: „A new animal model of human McArdle disease in zebrafish (Danio rerio)” (nr.: 2021/43/D/NZ4/00081) kierowany jest przez dr Martę Migocką-Patrzałek.

Danio pręgowany (danio rerio) stał się obiecującym organizmem modelowym stosowanym w wielu dziedzinach badawcze, takie jak neurologia, biologia rozwoju, toksykologia i badania genetyczne. Ta niewielka rybka akwariowa ma wiele zalet jako organizm modelowy, takich jak: niewielkie rozmiary, które wymagają niewielkiej przestrzeni hodowlanej i stosunkowo niskiego kosztu hodowli, duża liczba potomstwa i krótki cykl życiowy. Ciało ryby jest przezroczyste we wczesnych etapach rozwoju, co umożliwia obserwację narządów wewnętrznych. Jednak najważniejszą cechą jest wysoki stopień podobieństwa między rybim a ludzkim genomem. Większość genów, bo aż 80%, ma swój odpowiednik w genomie człowieka. Ponadto wiele szlaków biochemicznych przebiega w a podobny sposób jak u ludzi. Dodatkowym atutem jest łatwość modyfikacji genetycznej danio pręgowanego.
Celem naszych badań jest stworzenie zwierzęcego modelu ludzkiej choroby McArdle’a. Danio pręgowany ma w swoim genomie dwie formy enzymu: pygma i pygmb, które wykazują ponad 80% identyczności w sekwencji aminokwasów z ludzkim PYGM. Nasze wstępne badania dotyczące danio pręgowanego na wczesnym etapie rozwoju wykazały, że przejściowe wyciszenie genu pygm wywołuje objawy bardzo podobne do tych obserwowanych u osób cierpiących na chorobę McArdle’a. U pacjentów brak sprawnie działającej mięśniowej fosforylazy glikogenu powoduje jego odkładanie się, zmiany w budowie mięśni i niezdolność do podejmowania wysiłku fizycznego. W rybach również zaobserwowaliśmy podobne symptomy, takie jak gromadzenie się glikogenu, deformację mięśni i zmniejszoną ruchliwość. Larwy ryb z przejściową redukcją ekspresji genu pygm mają również obniżony poziom białka i mRNA.

W badaniach chcemy wykorzystać technikę edycji genów CRISPR-Cas9 w celu uzyskania dorosłych osobników danio pręgowanego z wyciszonym genem pygm. Taki zwierzęcy model ludzkiej choroby McArdle’a będzie cennym narzędziem do badań patologicznego mechanizmu odpowiedzialnego za powstawanie objawów choroby. Wykorzystamy ten model do poszukiwania skutecznego leczenia. Sięgniemy po leki, które są już dopuszczone do leczenia u pacjentów z innymi chorobami spichrzeniowymi glikogenu, ale nie McArdle. Sprawdzimy również działanie suplementów diety oraz innych substancji o potencjalnie leczniczym działaniu. Takie podejście może stać się stosunkowo szybkim i skutecznym sposobem na pomoc pacjentom z chorobą McArdle’a. Planujemy równocześnie udostępniać otrzymaną linię ryb danio oraz wszystkie uzyskane dane do użytku niekomercyjnego ośrodkom badawczym na całym świecie. Mamy nadzieję, że w ten sposób inne zespoły badawcze będą mogły dołożyć swój kawałek w łamigłówce, którą należy rozwiązać, aby zrozumieć chorobę McArdle’a.