Zebravissen zijn slechts een paar centimeter lang, maar ze hebben een aantal superkrachten. Wanneer hun harten of hersenen beschadigd zijn, regenereren ze. Wanneer hun vinnen zijn afgesneden, groeien ze terug. Wanneer ze verblind zijn, kunnen ze het vermogen om te zien terugwinnen.
Het is deze laatste mogelijkheid die het onderwerp is van potentieel baanbrekend nieuw onderzoek. Vanderbilt-wetenschappers hebben misschien de sleutel tot regeneratie van het netvlies van zebravissen ontdekt. Als het proces bij mensen kan worden gerepliceerd, staat het garant voor nieuwe behandelingen voor blindheid veroorzaakt door netvliesaandoeningen en letsel.
“Toen ik meer en meer hoorde over hoe zebravissen in staat zijn om de meeste weefsels en organen te regenereren, was ik geïntrigeerd, vooral met het feit dat het netvlies van de zebravis kan worden beschadigd om blindheid te veroorzaken, maar het duurt slechts ongeveer drie tot vier weken voordat het gezichtsvermogen wordt hersteld, ”Zegt James Patton, professor biologische wetenschappen aan Vanderbilt, die het onderzoek leidde.
Zebravissen, een zoetwaterminnow genoemd naar hun karakteristieke strepen, zijn al lang een populair testonderwerp voor onderzoekers. Ze broeden gemakkelijk in gevangenschap, groeien snel en omdat baby's volledig transparant zijn, waardoor het gemakkelijk is om hun organen te bestuderen. Dan zijn er hun regeneratieve vermogens. Omdat ze 70 procent van de genetische code van mensen delen, is het vaak mogelijk om ze te gebruiken om menselijke genetische eigenschappen en ziekten te bestuderen.
De structuur en celtypen van retina van zebravissen zijn bijna identiek aan die van mensen. Elk bevat drie lagen zenuwcellen: lichtdetecterende fotoreceptoren, signaalintegrerende horizontale cellen en ganglioncellen die visuele informatie doorgeven aan de hersenen.
"Dus raakte ik nog meer geïntrigeerd over waarom mensen beschadigde netvlies niet kunnen regenereren en vissen dat wel kunnen, " zegt Patton.
Deze vijf afbeeldingen, verspreid over 28 dagen, laten zien hoe regeneratie plaatsvindt in het netvlies van zebravissen. Staven worden in groen weergegeven, regenererende cellen worden in rood weergegeven en alle andere cellen zijn blauw. Regenererende cellen vervangen de stervende staven. (The Patton Lab / Vanderbilt) Retinale schade zit achter veel van de belangrijkste oorzaken van blindheid in de ontwikkelde wereld. Deze oorzaken zijn maculaire degeneratie, een vaak aan leeftijd gerelateerde ziekte waarbij een deel van het netvlies beschadigd raakt, waardoor wazigheid en blanco vlekken in het gezichtsvermogen ontstaan; diabetische retinopathie, waarbij diabetes de bloedvaten in het netvlies beschadigt; en retinitis pigmentosa, een genetische aandoening die degeneratie van de fotoreceptorcellen van de retina-staaf veroorzaakt. Aangezien menselijke netvlies niet regenereren, is elke retinale schade veroorzaakt door ziekte of letsel permanent.
Patton en zijn team werden nieuwsgierig naar hoe precies de regeneratie van zebravisretina wordt geïnitieerd. Eerdere studies hebben gesuggereerd dat groeifactoren die worden afgescheiden door afstervende fotoreceptoren in de ogen van de vissen, het proces zouden kunnen starten, waardoor stamcellen in de ogen vonken om te beginnen met differentiëren (teruggaan naar een eerder ontwikkelingsstadium) en vervolgens differentiëren in nieuwe netvliescellen. Maar Mahesh Rao, een van Patton's afgestudeerde studenten, kreeg het idee om naar de neurotransmitter GABA te kijken, een chemische boodschapper in de hersenen die de activiteit van neuronen vermindert, en merkte op dat GABA de activiteit van stamcellen in muizenhersenen had gecontroleerd.
Het team testte Rao's idee door zebravissen te verblinden - dit kan worden gedaan door ze een paar dagen in het donker te houden en ze vervolgens bloot te stellen aan fel licht - en ze vervolgens GABA-stimulerende medicijnen te geven. Ze gaven ook GABA-verlagende medicijnen aan normaal waargenomen zebravissen. Ze ontdekten dat de blinde vissen die GABA-stimulerende medicijnen kregen, hun netvlies niet normaal konden regenereren, terwijl de normale vissen met verlaagde GABA-niveaus hun netvlies begonnen te regenereren. Dit suggereerde dat het inderdaad een verlaagde concentratie van GABA was die het retina-regeneratieproces startte.
De bevindingen werden deze maand gepubliceerd in het tijdschrift Stem Cell Reports .
L tot R: James Patton, Mahesh Rao en Dominic Didiano in het zebravislab (The Patton Lab / Vanderbilt) "We hopen het vismodel te gebruiken om de factoren en mechanismen te begrijpen die de regeneratie van het netvlies regelen, in de hoop dat we geleerde lessen kunnen toepassen op mensen", zegt Patton.
Het team begint de GABA-theorie op muizen te testen. Als dat werkt, gaat het verder met proeven op mensen, waarbij wordt getest of GABA-remmers de regeneratie van het netvlies kunnen stimuleren.
Als het onderzoek inderdaad succesvol is gebleken bij mensen, kunnen sommige van de bijna 40 miljoen blinde mensen wereldwijd ooit een kleine gestreepte vis bedanken.
