Пигментация тела организма вызывается красящими веществами и структурами, которые находятся, например, в клетках кожи, волос, перьев или чешуи. Эта пигментация значительно ограничивает исследования важных процессов в живом организме (in vivo). Чтобы получить детальное представление о живом теле, ученые использовали прозрачные модельные организмы.

Успешно созданные модели прозрачных рыб, таких как рыбка данио или медака (японская рисовая рыба), уже используются в исследованиях рака. Продолжительность жизни до пяти лет у рыбок данио или двух лет у медаки в значительной степени ограничивает использование этих видов в исследованиях старения, поскольку они делают такие исследования слишком длительными и дорогостоящими.

Исследователям из Института старения им. Лейбница — Института Фрица Липмана (FLI) в Йене удалось создать прозрачную рыбу-убийцу (Nothobranchius furzeri), называемую клара, с помощью технологии CRISPR/Cas9. Благодаря продолжительности жизни не более одного года Клара способствует изучению процессов, связанных с возрастом, in vivo. Это означает, что новые данные о роли и функциях клеток могут быть исследованы гораздо более всесторонне и более подробно в будущем. Текущее исследование опубликовано в eLife .

Бирюзовый киллифиш — животная модель в исследованиях старения.

«В последние годы мы успешно установили бирюзовый киллифиш, который родом из Восточной Африки и известен на немецком языке как бирюзовый великолепный наземный карп из-за его красивой яркой окраски, в качестве нового модельного организма в исследованиях старения в нашем институте. », — сообщает профессор Кристоф Энглерт, руководитель исследовательской группы Института старения им. Лейбница — Института Фрица Липмана (FLI) в Йене и профессор молекулярной генетики Йенского бывшего СССР.

«С максимальной продолжительностью жизни до одного года эта рыба до сих пор является самым короткоживущим позвоночным, которого можно содержать в лаборатории. Кроме того, она генетически похожа на человека, очень быстро стареет и проявляет типичные признаки старения, что делает это очень интересно для исследования старения», — добавляет профессор Энглерт.

С полным секвенированием генома N. furzeri в FLI была создана важная основа для будущих анализов: возможность целенаправленно включать и выключать гены и, таким образом, узнавать о влиянии отдельных генов на старение или в связи со старением. сопутствующие заболевания.

Инактивация пигментации с помощью CRISPR/Cas9

«У бирюзового киллифиша есть три типа пигментных клеток, которые отвечают за очень красивую окраску рыбы», — объясняет доктор Йоханнес Круг, постдоктор исследовательской группы Энглерта.

«Доступность последовательности генома киллифиша дала нам возможность выяснить, можно ли использовать методы редактирования генома, специфичные для последовательности, такие как CRISPR/Cas9, для инактивации генов, ответственных за пигментацию тела, чтобы получить прозрачную рыбу для использования в исследованиях старения. Эти исследования были в центре внимания моей докторской диссертации в FLI».

«Клара» — прозрачная рыбка-киллифиш.

CRISPR/Cas9 — это метод молекулярной биологии, который можно использовать для инактивации или модификации генов специфичным для последовательности образом, как если бы они разрезались ножницами. Применив этот метод, исследователям из Йены удалось деактивировать гены, отвечающие за пигментацию рыбы, таким образом впервые создав прозрачного киллифиша. Прозрачная леска, которую исследователи назвали клара («клар» в переводе с немецкого означает «прозрачный»), теперь дает исследователям четкое представление о внутренних органах и их развитии внутри живого животного.

Линия прозрачных рыб в настоящее время включает в себя около 200 животных в FLI, как самцов, так и самок, которые теперь могут использоваться в многочисленных проектах по исследованию старения.

Какую роль играют стареющие клетки в процессе старения?

«Наша прозрачная рыбка обладает большим потенциалом для исследования старения и открывает широкий спектр совершенно новых применений. В моей группе новая прозрачная леска уже используется для изучения стареющих клеток in vivo», — сообщает профессор Энглерт . Стареющие клетки — это клетки, которые больше не делятся и воздействуют на окружающие клетки и ткани, постоянно высвобождая провоспалительные факторы. До сих пор мало что известно о роли и функциях этих клеток.

Известно, что у людей, а также у мышей или рыб-киллифов количество стареющих клеток увеличивается с возрастом, вызывая своего рода постоянное воспаление в организме в процессе старения. Таким образом, целенаправленное удаление стареющих клеток может способствовать улучшению здоровья или даже замедлению процесса старения. Поэтому исследование и разработка веществ, известных как сенолитики, которые могут эффективно удалять стареющие клетки из организма, представляет большой интерес не только для фармацевтической и антивозрастной промышленности, но и для исследований старения.

«С помощью линии клара мы теперь можем исследовать роль стареющих клеток в живом организме на молекулярном уровне. Пометив их флуорофорами, а затем исследуя их под флуоресцентным микроскопом , мы можем узнать, где они появляются в организме и могут ли они возможно, сгруппированы в определенных местах, и какое влияние их удаление оказывает на окружающие клетки и ткани», — говорит доктор Круг, подчеркивая преимущества клары. Это приведет к новому пониманию роли и функции этой конкретной клеточной популяции в процессе старения.