Urođene mane povezane sa hromozomskim abnormalnostima često potiču od izlaganja hemikalijama u ranom životu majke. Ali utvrđivanje koje su hemikalije krive predstavlja ozbiljan izazov – slično rešavanju slučaja „udesi i beži“, decenijama nakon činjenice. Dva istraživača sa UC Davis College of Biological Sciences razvijaju metodu koja bi mogla mnogo brže da identifikuje štetne hemikalije, uz pomoć zebrice koja sija crveno i zeleno.
Njihov rad bi mogao da koristi milionima ljudi u Centralnoj dolini Kalifornije, koji su pod povećanim rizikom od izlaganja pesticidima jer žive ili rade u blizini poljoprivrednih proizvodnih lokacija. Izloženost pesticidima može izazvati i akutne i dugoročne zdravstvene probleme kod ljudi, uključujući štetu po reproduktivni sistem. Ova šteta se često dešava zato što hemikalije ometaju osetljive faze fetalnog razvoja, tokom kojih se formiraju ćelije koje će jednog dana proizvoditi spermu ili oocite.
„Nećete videti efekat dok ta deca ne odrastu i ne pokušaju da imaju svoju decu“, rekao je Šon Berdžes, profesor na Odeljenju za molekularnu i ćelijsku biologiju. U tom trenutku, žene mogu doživeti neplodnost ili ponovljeni pobačaj; deca koju nose mogu biti pod povećanim rizikom od Daunovog sindroma ili drugih ozbiljnih stanja koja su uzrokovana posedovanjem dodatnih kopija hromozoma.
Burgess radi sa Bruceom Draperom, profesorom na istom odeljenju, na razvoju tehnike koja bi u velikoj meri mogla da ubrza skrining hemikalija i brže identifikuje one sa dugoročnim reproduktivnim efektima. Jaz između hemijskog „udesi i beži“ i reproduktivnih posledica je često decenijama, rekao je Burgess: „Smanjujemo to vreme na, u suštini, nedelje.“
Standardno testiranje je sporo i skupo, jer se oslanja na miševe, koje tehničari moraju pojedinačno secirati i pregledati da bi videli efekte hemikalija na reproduktivna tkiva. Burgess i Draper planiraju da zaobiđu ovaj glomazan proces korišćenjem novorazvijenog soja zebrice (Danio rerio). Ova vrsta slatkovodne ribe, poreklom iz južne Azije, popularna je u kućnim akvarijumima. Takođe se često koristi kao model organizma za proučavanje ranih faza ljudskog razvoja.
„Sedamdeset posto gena zebrica ima ljudske pandane, zvane ortolozi“, rekao je Draper. A ako pogledate gene uključene u oogenezu – proizvodnju ženskih oocita ili jajnih ćelija – procenat je još veći.
Zebrice su veoma pogodne za proučavanje reproduktivnih efekata hemikalija jer za razliku od sisara, njihov pol nije određen posebnim Ks ili I hromozomima. Umesto toga, delimično je određeno ekološkim znacima. U zatočeništvu, otprilike polovina riba se razvija u ženke. Ali ako su larve riba izložene hemikalijama koje ometaju oogenezu, tada će se veći procenat njih razviti kao mužjaci. To znači da naučnici mogu da testiraju hemikaliju na reproduktivnu toksičnost tako što joj izlože nekoliko desetina larvi zebrice – a zatim čekaju nekoliko nedelja da vide da li je njihov odnos polova iskrivljen prema mužjacima. Draper i Burgess razvijaju strategiju da to urade – koristeći genetski modifikovane zebrice koje jasno prikazuju svoj pol, putem kodiranja boja.
Ove ribe, koje su razvili članovi Draperove laboratorije, nose tri genetske promene. Prvo, njihove Sertoli ćelije, koje se nalaze samo u muškoj gonadi, proizvode zeleni fluorescentni protein. Drugo, njihove oocite (ili nezrela jajašca), koje se nalaze samo u ženskim gonadama, proizvode crveni fluorescentni protein. I konačno, ribe proizvode manje svog prirodnog pigmenta – čineći njihova tela providnijima, tako da se crvena ili zelena boja njihovih gonada jasnije vidi.
Zebrafis je lakši i jeftiniji za negu od glodara. Burgess i Draper očekuju da će uzgajati 80 ribljih larvi u svakom rezervoaru, izlažući životinje u svakom od odabranih hemikalija između 10 i 20 dana nakon oplodnje. Obično bi trebalo sačekati 90 dana nakon oplodnje da bi se vizuelno razlikovali mužjaci i ženke zebrice. Ali gonade riba označene bojama trebalo bi da im to omoguće sa 40 dana.
„Trebalo bi da budemo u mogućnosti da odredimo pol kohorte od 80 životinja, skoro istovremeno, samo fotografisanjem“, rekao je Drejper. Videti neobično visok procenat mužjaka ili ženki, ili videti interseksualne životinje sa gonadama koje sijaju i crveno i zeleno, značilo bi da je hemikalija toksična za reproduktivni sistem.
Ranije ove godine, Burgess i Draper su počeli da razvijaju svoj „GloNad“ test za skrining toksičnosti. Njih dvoje se nadaju da će kasnije ove godine moći da počnu da ga koriste u pilot eksperimentu za ispitivanje devet najčešće korišćenih pesticida u Kaliforniji na reproduktivne efekte.
Taj početni test bi na kraju mogao otvoriti put za širu upotrebu GloNad testa. Devedeset pesticida je trenutno poznato u državi Kalifornija da izazivaju urođene mane ili reproduktivnu štetu. Ali ove toksičnosti bi potencijalno mogle biti povezane sa širim spektrom pesticida i drugih hemikalija, kao što su bisfenoli, koji se koriste u proizvodnji neke plastike.
Prava moć GloNad testa je u tome što se može povećati kako bi se testiralo mnogo više hemikalija osim onih koje su trenutno moguće. I svaka od tih hemikalija mogla bi se testirati na velikom broju riba – omogućavajući otkrivanje čak i retkih reproduktivnih efekata.
„Mnogo je efikasnije od bilo čega drugog trenutno“, rekao je Draper. „Imamo velika očekivanja da će ovo uspeti.“
