מדוע דג הזברה הזעיר הופך לבעל החיים החביב על מדענים רבים
מתקן בעלי החיים בקומת הקרקע של בניין אפרורי באוניברסיטת דיוק הוא חמים באופן לא נוח ומריח קצת כמו חנות לממכר מאכלי ים. זה לא מפתיע, בהתחשב במה שנמצא שם למטה. החלל מכיל כמה אלפי אקוואריומים מפלסטיק, שכל אחד מהם מאוכלס על ידי עשרות דגי זברה: חולייתנים באורך 2.5 ס"מ בעלי עיניים גדולות שהופכים לברירת המחדל של מדענים רבים כאשר מדובר בנושאי ניסויים.
ניקו קאטסאניס, גנטיקאי באוניברסיטת דיוק שחוקר את גורמיהם של מחלות נדירות, הוא אחד ממספר גדל של חוקרים הבוחרים לעבוד עם דגי זברה במקום עם מכרסמים.
מאז שמדענים למדו ב-1988 – כיצד ליצור מוטציות סלקטיביות ב-DNA של דגי זברה וזכו בכך ליכולת להפוך את המין למודל של מחלות אנושיות – מספר המאמרים על דגי הזברה הביו-רפואיים זינק, מ-26 ל-2,100 בשנה שעברה. מרכז משאבי דגי הזברה הבין-לאומי, אשר מוכר 2,608 זנים מותאמים גנטית שונים לחוקרים, מציין 921 מעבדות וחברות אקדמיות שמשתמשות בדגים. "התחום בזינוק אדיר", אומר ליאונרד זון מבית הספר לרפואה של הרווארד. המעבדה של זון, לדוגמה, השתמשה במודלים של דגים כדי לחקור סרטן עור, מחלות דם ותאי גזע. אחרים יצרו דגים עם מוטציות DNA הנקשרות לנרקולפסיה, להפרעות שרירים ולגודל הראש המקושר לאוטיזם.
ללא ספק, במעבדות מחקר רפואי עולה עדיין מספרם של המכרסמים על אלה של דגי זברה. ב-2010, היו מאמרי מחקר ביו-רפואי שהשתמשו בעכברים או בחולדות נפוצים פי עשרה מאלה שהשתמשו בחיית מעבדה אחרת, בעיקר לנוכח העובדה שכמה תהליכים ביולוגיים – כמו הפרעות מוח מורכבות, למשל, או כל דבר המערב ריאות – נחקרים באופן הטוב ביותר ביונקים לעומת דגים. אבל לצורך רוב סוגי הניסויים האחרים, החל מהתבוננות בהתפתחותם של גידולים ועד לבחינת תרופות חדשות, דגי זברה משפרים את מעמדם.
| חולדת המעבדות החדשה דגי זברה (Danio rerio) הם בעלי חיים הגדלים במים מתוקים שאורכם 2.5 ס"מ אשר מקורם בדרום ודרום-מערב אסיה |
דגי זברה מציעים שלושה יתרונות עיקריים על פני מכרסמים. ראשית, אפשר להרבות אותם במהירות. נקבה משריצה מאות עוברים שלושה ימים לאחר ההפרייה; לעכברים לוקח שלושה שבועות להוליד עשרה גורים בלבד. גם זול לתחזק אותם – כ-6.5 סנט ביום לאקוואריום של כמה עשרות דגים, ביחס ל-90 סנט ליום לחמישה עכברים בכלוב. ודבר אחרון, כיוון שהדגים שקופים לפני שהם הופכים לבוגרים, חוקרים יכולים הלכה למעשה להתבונן באיברים שלהם גדלים, דבר שהופך אותם לטובים במיוחד למחקר בעיות בהתפתחות איברים.
באוניברסיטת דיוק, משתמשים קאטסאניס ועמיתיו בדגי זברה כדי לאבחן בצורה טובה יותר תינוקות עם בעיות בריאותיות מיסתוריות, במטרה למצוא עבורם טיפולים. על אף שחולדות ועכברי מעבדה יכולים להיות מצויינים למחקר מחלות נפוצות, סוג המחקר הזה – אשר מתבונן במחלות נדירות ביותר – היה הופך לאיטי ויקר בצורה שהיה מקשה על קיומו ואיטי עם מכרסמים.
החוקרים מגייסים תינוקות עם חשד לבעיות גנטיות בקהילה הסמוכה. אחרי שהם עוברים הערכה של קלינאי; החוקרים שולחים מבחנה של דמו למרכז לריצוף הגנום האנושי במכללה לרפואה ביילור. שם, מכונות קובעות את הרצף הגנטי של ה-DNA של הפעוט. אם ישנן מוטציות (וכמעט תמיד יש), ציוותו של קאטסאניס יכול, בתוך כמה שעות, להחדיר את אותן טעויות גנטיות אל תוך גופו של דג זברה צעיר, וליצור מודל של המטופל. אז, החוקרים משתמשים במיקרוסקופים כדי להתבונן בדג למשך כחמישה ימים, בחיפוש אחר פגמים אנטומיים שמתפתחים.
| מריח כמו דג חוקרים הכתימו חלק ממוחו של עובר דג זברה בן שלושה ימים כדי לחקור את הגנים הדרושים לצמיחת והתפתחות נוירונים נכונה |
מאז 2010, יצר הצוות מדיוק ל-20 ילדים מודלים בדגי זברה. הוא גילה "ראיות נסיבתיות קרות או קצות חוטים חזקים מאוד" לבעיות שלהם, אומר קאטסאניס. לדוגמה, הם עבדו עם תינוקת שנולדה כשליבה בצד הלא נכון של גופה. החוקרים שכפלו את ששת המוטציות הגנטיות שהם חשדו שאחראים לתסמונת שלה באלפי עוברי דגי זברה. אז הם סיננו את הדגים האלה כדי לזהות לבבות שאינם במקומם. הם טרם סיימו, אבל הם כבר קבעו שאחת המוטציות קשורה למצב הרפואי שלה.
בתוך חמש השנים הבאות, ישתמשו החוקרים בדגי זברה כדי למצוא טיפולים למחלות הנדירות האלה, אומר קאטסאניס. דגים מצויינים לסינון מולקולות רבות כדי לזהות תרופות מבטיחות לבחינה מעמיקה יותר ביונקים. חוקרים פשוט מכניסים את התרכובת למים, והדגים סופגים אותה דרך עורם. מעבדת הרווארד של זון הייתה הראשונה בעולם שפיתחה תרופה חדשה שהתגלתה בהתחלה על ידי דגי זברה. החוקרים ניסו כ-2,500 מולקולות שונות על הדגים במהלך ארבעה חודשים בלבד, שאחת מהן הגבירה באופן דרמטי את ספירות תאי גזע הדם של בעלי החיים. אחרי בחינת התרופה בתאי עכברים, הם ביצעו ניסויים קליניים ב-2009 על 12 מטופלי לוקמיה שתאי הדם שלהם חוסלו על ידי כימותרפיה. התרופה הגבירה במהירות ספירות דם בעשרה מביניהם. מאז, זון השתמש בשיטת הסינון באמצעות דגי זברה כדי למצוא תרופה פוטנציאלית למלנומה, שעד כה הוא בחן על שני אנשים.
זו אמורה להיות רק ההתחלה של שטף תרופות היורדים בצינורות דגי הזברה. "יותר מעבדות בונות אקוואריומים", אומר קאטסאניס. "מספר המעבדות המשתמשות בדגי זברה עולה בצורה היפר-אקספוננציאלית".
עוד על חידושים בגליון אפריל של popular science ישראל – למבצע היכרות מיוחד לגולשי HWzone.co.il
