A veleszületett rendellenességek több mint egyharmada a gyermek fejének vagy arccsontjainak fejlődéséhez kapcsolódik, ilyen eltérés például az ajak- és/vagy szájpadhasadék. Ezek pontos oka nem teljesen ismert, de a kutatók jelenleg úgy gondolják, hogy több tényező is szerepet játszhat. Ide tartozik a genetika, a kismama környezete, étrendje, betegségek és bizonyos gyógyszerek vagy vegyszerek. A magzatot károsító anyagokat teratogéneknek nevezik. A potenciális teratogén anyagokat jellemzően állatokon, például rágcsálókon és nyulakon vizsgálják. Japán kutatók viszont olyan alternatív módszert kerestek, amely gyorsabb, olcsóbb és csökkenti az emlősökön végzett vizsgálatok szükségességét.

Az ideális alanyt a mindössze 2–5 centiméteres zebrahalakban találták meg. Ezek az édesvízi halak nagyon gyorsan nőnek, egy nap alatt annyit fejlődnek, mint egy emberi embrió egy hónap alatt. Ráadásul a zebrahal embriói átlátszóak és az anyán kívül nőnek, így nyomon lehet követni az élő sejtek viselkedését a fejlődés során. Az elmúlt évtizedben már számos kutatási projekt kimutatta, hogy a zebrahalak hatékonyan használhatók a teratogén anyagok ellenőrzésére, azonban a pontos mechanizmust, amellyel a teratogén károsítja vagy megváltoztatja a tipikus embrionális fejlődést, még mindig vizsgálják.

Négynapos zebrahal

Tokiói Egyetem

A Tokiói Egyetem kutatói az emlősök és halak koponyafejlődésében résztvevő sejtek egy csoportjának specifikus genetikai markerére összpontosítottak, pont amiatt, mert ezekről ismert, hogy az emberben az orr és az állkapocs részeivé válnak. Manipulálták a zebrahal embriók genomját, és zöld színnel fluoreszcensen láthatóvá tették a csontképző sejteket. Ezután olyan vegyszerekkel kezelték őket, amelyekről ismert, hogy az emberi újszülötteknél archibákat okoznak, és nyomon követték a csontképző sejtek pályáját az embrionális szakaszok során.

A kísérletek során öt vegyi anyagot teszteltek: a valproinsavat (neurológiai és pszichiátriai rendellenességek kezelésére használják), a warfarint (egy véralvadásgátló), a szalicilsavat (népszerű a bőrkenőcsökben), a koffeint és a metotrexátot (kemoterápiában használják). Amint az várható volt, az összes vizsgált vegyszer különböző mértékű koponya- és arcrendellenességeket okozott 96 órával a megtermékenyítés után. Viszont még a szakembereket is meglepte Azonban meglepte a mechanizmus, amely ezt okozta, és az, hogy mindez milyen gyorsan kezdődött.

A képek egy zebrahal koponyaporcának fejlődését mutatják be (fluoreszcens festéssel) 96 órával a megtermékenyítés után, összehasonlítva a tipikus fejlődést (a bal szélen) az öt tesztelt gyógyszer hatásával

Tokiói Egyetem

A fejben lévő csont- és porcképző sejtek (CNCC-k), általában nagy távolságra mozognak kialakulásuk nyak körüli helyétől a tervezett rendeltetési helyükig, például az állkapocshoz vagy az orrhoz. A mostani vizsgálatok során kiderült, hogy függetlenül attól, hogyan hatnak a sejtekre molekulárisan az egyes vegyi anyagok, mindegyikük esetében a csontképző sejtek károsodott vándorlása volt a felelős a fejlődés korai szakaszában kialakuló arcfejlődési rendellenességekért. Ennek a jeleit mindössze 24 órán belül láthatták is egy olyan ponton, ahol a zebrahal és az emlős embriók nagyon hasonló morfológiai és molekuláris jellemzőkkel rendelkeznek.

Az eredmények – olvasható a Tokiói Egyetem közleményében – azt mutatják, hogy létezik egy olyan általános mechanizmus, amellyel a teratogén anyagok korlátozzák a CNCC-k mozgását korán az embriókban, ami arcbeli különbségek kialakulásához vezethet. A kutatók szerint más anyagok által okozott arcbeli különbségek is ugyanazt a mechanizmust követhetik. Azt javasolják, hogy ezt a zebrahal-alapú rendszert használják a teratogének tesztelésére, annak érdekében, hogy egyértelműen kiderüljön, milyen anyagokat kerüljenek el az állapotos nők.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.