Nowa i praktyczna wiedza na temat układu kostnego
Akwakultura, czyli hodowla ryb, jest ważną gałęzią przemysłu w UE, która odpowiada za blisko 20 % podaży ryb i skorupiaków i oferuje przeszło 70 000 miejsc pracy. Ryby hodowlane często cierpią z powodu poważnych deformacji układu kostnego, które wpływają na ich dobrostan, a także wydajność i jakość produktu. Analogicznie, problem zaburzeń układu kostnego stanowi wyzwanie dla starzejących się populacji. Rozwiązaniem mogą być badania wykorzystujące narzędzia opracowane z myślą o modelach małych ryb. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu BioMedaqu, realizowany dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”, stworzył innowacyjną sieć szkoleniową, której celem było opracowanie nowej wiedzy specjalistycznej łączącej badania nad biologią układów kostnych ryb hodowlanych z wiedzą dotyczącą modeli biomedycznych oraz ludzi. „Mówiąc dokładniej, zróżnicowane konsorcjum zajęło się celem naukowym badania, aby lepiej zrozumieć oddziaływania między czynnikami fizycznymi, genetycznymi i żywieniowymi a procesami dotyczącymi układów kostnych. Ponadto badacze przyjrzeli się wpływowi zdrowia ryb hodowlanych na producentów i konsumentów”, wyjaśnia Marc Muller, koordynator projektu.
Naukowcy na początku kariery
Najważniejszym rezultatem projektu jest wykształcenie nowego pokolenia europejskich badaczy biologii układu kostnego. „W ramach prac przeszkoliliśmy aż piętnaścioro naukowców na wczesnym etapie kariery w ramach kompleksowego i multidyscyplinarnego programu, który zachęcał do kontaktu z projektami badawczymi obejmującymi bardzo zróżnicowane obszary”, podkreśla Muller. Jeśli chodzi o postępy naukowe, prace nad projektem doprowadziły do szeregu ważnych rezultatów. „W trakcie projektu przeprowadzono szereg badań w celu określenia optymalnej zawartości mikrominerałów, witamin, przeciwutleniaczy i długołańcuchowych wielonienasyconych kwasów tłuszczowych”, potwierdza Muller. Warunki wpływające na zdrowie układu kostnego są bardzo ważne w akwakulturze w kontekście jakości produktu i dobrostanu zwierząt. „Sprawienie, że hodowla ryb stanie się bardziej zrównoważona poprzez unikanie olejów rybnych i mączki rybnej w diecie ryb, a także ograniczenie przekarmienia i uwzględnienie innych czynników żywieniowych, ma kluczowe znaczenie”, dodaje Muller. Kręgosłup odpowiada za wiele spośród najbardziej widocznych deformacji szkieletu. Badacze zbadali wpływ poziomu fosforanów w diecie na przypadki spojenia kręgów kręgosłupa łososia, a także u dzikich oraz zmutowanych danio pręgowanych. „Zmiany poziomu fosforanów mogą skutkować wzrostem mineralizacji kości. W ramach projektu stworzyliśmy i poddaliśmy analizom transgeniczne i zmutowane linie danio pręgowanego w celu zbadania mechanizmów odpowiadających za nieprawidłowe tworzenie się kręgosłupa”, informuje Muller.
Choroba zwyrodnieniowa stawów i wczesna osteoporoza
Opierając się na informacjach na temat ludzkich patologii, badacze przyjrzeli się funkcji genów odpowiedzialnych za chorobę zwyrodnieniową stawów i wczesną osteoporozę, generując zmutowane linie komórkowe związane z tymi genami, a w przypadku danio pręgowanego powstały zmutowane odmiany z niedoborem odpowiednich genów homologicznych. Celem było zrozumienie ich roli w rozwoju szkieletu i homeostazie. „Zarówno w akwakulturze, jak i w modelach rybich udało nam się wykazać korzystny wpływ probiotyków i ekstraktów z organizmów morskich na zdrowie kości. Zidentyfikowaliśmy także szereg cząsteczek, które mogą pozwolić na leczenie pewnych niedoborów oraz wad układu kostnego”, zauważa Muller. Projekt wykazał również, że czynniki fizyczne, takie jak gęstość larw, objętość zbiornika i wymuszone pływanie, mają wpływ na rozwój układu kostnego. Omawiając kolejne działania, Muller podsumowuje: „Mamy zamiar kontynuować prace nad połączeniem badań nad akwakulturą z badaniami biomedycznymi, medycznymi i klinicznymi. Udało nam się ustalić nowe wnioski dotyczące leczenia patologii układu kostnego i zapobiegania im, które wymagają dalszych działań i weryfikacji. Postęp dotyczy nie tylko metod eksperymentalnych, ale także integracji i rozwoju narzędzi bioinformatycznych”.
Słowa kluczowe
BioMedaqu, akwakultura, hodowla ryb, anomalie układu kostnego, ryby hodowlane, patologie ludzkiego układu kostnego, modele małych ryb