Zakażenie wirusem Zika (ZIKV) pozostaje poważnym problemem zdrowia publicznego, głównie ze względu na jego zdolność do wywoływania poważnych zaburzeń rozwoju mózgu u płodów, gdy do zakażenia dochodzi u kobiet w ciąży. Jednym z najgroźniejszych powikłań jest małogłowie (mikrocefalia) – stan, w którym noworodki rodzą się z nienaturalnie małą głową. Obecnie nie istnieją zatwierdzone metody leczenia ani szczepionki przeciwko wirusowi Zika, co w dużej mierze wynika z niewystarczającej wiedzy na temat mechanizmów choroby.
Dotychczas badania nad zakażeniem ZIKV prowadzono głównie na myszach, jednak ten model obarczony jest licznymi ograniczeniami: wymaga dużej liczby zwierząt, jest kosztowny, technicznie skomplikowany i budzi wątpliwości etyczne.
Danio pręgowany jako alternatywny model badawczy
W Instytucie Naukowym ds. Badań Naukowych (Institut National de la Recherche Scientifique – INRS), profesorowie Laurent Chatel-Chaix (wirusolog) i Kessen Patten (specjalista chorób neurodegeneracyjnych) połączyli siły, aby stworzyć alternatywny model zakażenia z wykorzystaniem danio pręgowanego (Danio rerio). Wspólnie z doktorantką Aïchą Sow opracowali innowacyjny model badawczy, pozwalający na analizę zakażenia wirusem Zika na poziomie całego organizmu, tkanek, komórek i cząsteczek już na wczesnych etapach rozwoju.
To właśnie ta praca stanowi trzon pracy doktorskiej Aïchy Sow, opublikowanej niedawno w prestiżowym czasopiśmie PLOS Pathogens. Młoda badaczka wkrótce rozpocznie staż podoktorski w Instytucie Pasteura we Francji.
Potężne narzędzie badawcze
– Danio pręgowany to fascynujący model, ponieważ jego rozwój anatomiczny jest bardzo podobny do ludzkiego, ale zachodzi znacznie szybciej – tłumaczy Aïcha Sow. – W ciągu zaledwie 48 godzin możemy obserwować rozwój większości narządów, w tym mózgu, co u myszy zajmuje kilka dni, a u ludzi – całe miesiące.
Dzięki przezroczystości zarodków i zewnętrznemu zapłodnieniu, możliwe jest śledzenie rozwoju organów w czasie rzeczywistym. Zespół badawczy wykazał, że ZIKV wywołuje u larw danio pręgowanego podobne zmiany jak u ssaków: zmniejszenie rozmiarów głowy, uszkodzenie komórek formujących mózg i powiększenie komór mózgowych. Zaobserwowano również defekty w określonych typach neuronów oraz utratę komórek macierzystych je wytwarzających.
– To niesamowite narzędzie, które pozwala badać aspekty choroby niemożliwe do przeanalizowania u myszy – podkreśla profesor Chatel-Chaix, dyrektor naukowy laboratorium poziomu 3 bezpieczeństwa biologicznego.
„Kluczowe” białko wirusowe
Podczas badań Aïcha Sow wykazała, że ekspresja jednego białka wirusa Zika u danio pręgowanego wystarcza, by odtworzyć wszystkie efekty zakażenia. To przełomowe odkrycie – po raz pierwszy zaobserwowano taką rolę czynnika wirusowego w modelu kręgowców.
– Danio pręgowany to niezwykle użyteczne narzędzie – pozwala szybko i równocześnie testować wiele leków, czego nie da się przeprowadzić u ludzi – tłumaczy profesor Kessen Patten, który od lat wykorzystuje ten model do badania chorób genetycznych i neurologicznych.
Model ten umożliwia nie tylko szczegółową obserwację rozwoju mózgu i jego zakłócenia przez wirusa, ale też analizę genów zaangażowanych w chorobę i mechanizmów na poziomie komórkowym. Ogromną zaletą jest możliwość równoczesnego prowadzenia badań na setkach larw, co przekłada się na większą wiarygodność i powtarzalność wyników.
Zespół ma nadzieję, że ich model przyczyni się do lepszego zrozumienia destrukcyjnego wpływu wirusa Zika na mózg oraz pomoże w testowaniu obiecujących terapii.
Finansowanie badań
Badania były możliwe dzięki wsparciu finansowemu Kanadyjskiego Instytutu Badań nad Zdrowiem, Centrum Doskonałości w Badaniach Chorób Rzadkich – Fundacji Courtois (CERMO-FC), Fundacji Brain Canada (przy wsparciu Health Canada i Fundacji Azrieli) oraz Funduszu Badań Naukowych Quebecu. Aïcha Sow otrzymała również stypendia Fundacji Armanda-Frappiera i Funduszu Badań Naukowych Quebecu.
Źródło: PLOS Pathogens, Institut national de la recherche scientifique – INRS
DOI: 10.1371/journal.ppat.1012756
