مقدمه
زبرافیش از مهرهدارانی است که به عنوان مدل invivo برای مطالعه بیماریهای انسانی، پاسخ دارویی و پروسه کشف دارو مطرح است. از ویژگیهای مهم که زبرافیش را برای این کاربردها مناسب کردهاست، میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- زبرافیش از نظر فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی شباهت زیادی به پستانداران دارد.
- ژنوم زبرافیش توسط مرکز سنگر توالی یابی شده است.
- جنین زبرافیش، از نظر اپتیکال شفاف است و میتوان به صورت بصری (visual) پروسه مراحل جنینی و همچنین تاثیر دارو روی اندامهای داخلی آن را مشاهده کرد.
- دوره باروری زبرافیش کوتاه است و در هر بار تولید مثل تعداد زیادی جنین تولید میکند. بنابراین، با سرعت بیشتر و هزینه کمتر میتوان ترکیبات مختلف را با استفاده از زبرافیش غربالگری کرد.
- جنین زبرافیش نفوذپذیری بالایی دارد و میتواند به راحتی، ترکیبات دارویی را از محیط جذب کند.
- کاربردهای زبرافیش در پروسه کشف دارو:
- استفاده از زبرافیش برای کشف دارو، بر اساس تغییر فنوتیپ بیماری ( تبدیل فنوتیپ بیمار به فنوتیپ سالم)
- استفاده از زبرافیش به عنوان مدل، برای سنجشهای ضد سرطان
- استفاده از زبرافیش به عنوان مدل، برای سنجشهای ضد میکروبی
- استفاده از زبرافیش به عنوان مدل، برای سنجشهای توکسیسیتی
- استفاده از زبرافیش برای کشف ترکیبات موثر ضد صرع
توضیحات:
- استفاده از زبرافیش برای کشف دارو، بر اساس تغییر فنوتیپ بیماری ( تبدیل فنوتیپ بیمار به فنوتیپ سالم): برای این مورد، میتوان به کشف ترکیبات مهارکننده نوع خاصی از موتاسیون، که باعث بدشکلی سرخرگ آئورت و اختلال در خونرسانی جنین زبرافیش میشود، اشاره کرد. با استفاده از این روش، در بین 5000 ترکیبی که مورد غربالگری قرار گرفتند، 2 تا از آنها به نامهای GS4012و GS3999 توانستند فنوتیپ سرخرگ آئورت را به حالت نرمال بازگردانند و مشکل خونرسانی را برطرف کنند. تارگت اصلی و مکانیسم مولکولی این ترکیبات هنوز ناشناخته مانده است، اما همینکه اثرات جانبی نداشته و باعث ایجاد فنوتیپ نرمال میشود، مورد تایید است.
- استفاده از زبرافیش به عنوان مدل، برای سنجشهای ضد سرطان: در این رویکرد میتوان ترکیبات ضد سرطان را که با اتصال به توبولینها و مهار پلیمریزاسیون آنها از تقسیم میتوز جلوگیری میکنند، شناسایی کرد. اینگونه ترکیبات را که از تقسیم میتوز جلوگیری میکنند، میتوان با بررسی مراحل جنینی زبرافیش که با تقسیمات پی در پی میتوز از یک مرحله وارد مرحله دیگر میشود، غربالگری کرد. به طوری که اگر ترکیبات مورد استفاده باعث متوقف شدن مراحل جنینی بشود، به این معنی است که از تقسیم میتوز جلوگیری کرده و میتواند به عنوان ترکیب ضد سرطان مطرح باشد. بررسی مراحل جنینی با کمک میکروسکوپ امکانپذیر است.
همچنین میتوان با کمک ماهیهای ترانسژنیک که ژن پروتئین گرین فلوئورسنت را دریافت کردهاند، برای غربالگری ترکیبات ضد رگزایی (angiogenic-anti) که به عنوان ترکیبات ضد سرطان مطرح هستند، استفاده کرد. پرومتر این ژن از گیرنده فاکتور رشد عروقی، مشتق شده و بلاک شدن این گیرنده (که در نقش پروموتر ژن گرین فلوئورسنت هست) توسط ترکیبات angiogenic-anti، باعث غیرفعال شدن پروموتر و خاموش شدن ژن گرین فلوئورسنت میشود و حضور ترکیبات angiogenic-anti از این طریق قابل ردیابی است.
- استفاده از زبرافیش به عنوان مدل، برای سنجشهای ضد میکروبی: زبرافیش دارای سیستم ایمنی پیشرفته، شامل ایمنی ذاتی و ایمنی اکتسابی است. ضمنا یکسری از پاتوژنهای انسانی هستند که با 50LD مشابه برای انسان، برای زبرافیش هم بیماری ایجاد میکنند. بنابراین، غربالگری ترکیبات ضد میکروبی در زبرافیش احتمالا دارای کاربرد ضد میکروبی در انسان نیز میباشند.
- استفاده از زبرافیش به عنوان مدل، برای سنجشهای توکسیسیتی: نحوه پاسخها به ترکیبات توکسیک بین انسان و زبرافیش به علت شباهت فیزیولوژیک حفظ شده است. بنابراین با استفاده از زبرافیش میتوان ترکیبات توکسیک برای قلب، اعصاب، کبد و نفرون را غربلگری کرد به این ترتیب که که جنینها را در معرض این ترکیبات قرار داده و در نهایت تعداد جنینها را زیر میکروسکوپ شمارش کرده و میزان 50LD را برای آنها اندازهگیری میکنند.
- استفاده از زبرافیش برای کشف ترکیبات موثر ضد صرع: به منظور تسهیل در کشف داروهای ضد صرع جدید، استفان برگمن و همکاران Berghman etal.)) یک سیستم متوالی اتوماتیک برای ثبت حرکات لارو ماهیهایی که در معرض ترکیب القا کننده صرع(پنتیلن تترازول) قرار گرفته بودند، طراحی کردند. با استفاده از این روش 13 ترکیب از 14 ترکیب ضد صرع میتوانستند رفتارهای ایجاد شده بر اثر پنتیلن تترازول را که باعث القای صرع میشود، مهار نمایند.
- انواع تغییر ژنتیکیافته زبرافیش
- مدلهای ترانسژنیک زبرافیش
- زنوترانسپلنتیشن (xenotransplantation)
توضیحات:
- مدلهای ترانسژنیک زبرافیش: از این مدلها برای بررسی سرطانهای مختلف استفاده میشود. به این ترتیب که ژنهای سرطانزا (oncogene) با استفاده از روشهای مختلفی که برای انتقال ژن وجود دارد، وارد جنین زبرافیش شده و روند ایجاد سرطان و نحوه پیشرفت آن در جنین ماهی که از نظر اپتیکال شفاف است، مطالعه میگردد. از انواع سرطانهای مطالعه شده توسط زبرافیشهای ترانسژنیک سرطان سلولهای T است. به این ترتیب که جنین زبرافیش توسط ساختار ژنی که محصول آن، میزان بیان ژن را در سلولهای لنفوئیدی افزایش میهد از طریق ریزتزریقی (micro injection) ترانسفورم شده و پس از گذشت 30 تا 130 روز، جنینها ایجاد سرطان در تیموس را نشان میدهند که میتوان روند تولید و پیشرفت آن را در جنین ماهی مطالعه کرد.
- زنوترانسپلنتیشن (xenotransplantation): زبرافیشها میتوانند به عنوان میزبان برای سلولهای تومور انسانی قرار بگیرند و با زنوترانسپلنتیشن یا انتقال سلولهای تومور انسانی به جنین زبرافیش میتوان روند ایجاد تومور و پاسخهایی که به درمان میدهد را در جنین زبرافیش که از نظر اپتیکال شفاف است مطالعه کرد.
رفرنس ها:
- Mandrekar, N., & Thakur, N. L. (2009). Significance of the zebrafish model in the discovery of bioactive molecules from nature. Biotechnology letters, 31(2), 171-179.
- Kari, G., Rodeck, U., & Dicker, A. P. (2007). Zebrafish: an emerging model system for human disease and drug discovery. Clinical Pharmacology & Therapeutics, 82(1), 70-80.
- Zon, L. I., & Peterson, R. T. (2005). In vivo drug discovery in the zebrafish. Nature reviews Drug discovery, 4(1), 35-44.
-
Kari, G., Rodeck, U., & Dicker, A. P. (2007). Zebrafish: an emerging model system for human disease and drug discovery. Clinical Pharmacology & Therapeutics, 82(1), 70-80.
- Berghmans, S., Hunt, J., Roach, A., & Goldsmith, P. (2007). Zebrafish offer the potential for a primary screen to identify a wide variety of potential anticonvulsants. Epilepsy research, 75(1), 18-28.