Pokusy s muškou drozofilou odkrývajú mechanizmy apokrinnej sekrécie

Autor BMC/CVTI apríl 2019 -
Drozofila obyčajná (Drosophila melanogaster) Drozofila obyčajná (Drosophila melanogaster) Pixabay / Mohamed Nuzrath

Projekt Biomedicínskeho centra SAV spadá pod základný výskum, medicínske súvislosti však môžu smerovať k asi dvom tuctom jestvujúcich diagnóz. Ktovie, možno jeho autori odštartovali cestu k takým poznatkom, za ktoré raz bude Nobelova cena.

Apokrinná sekrécia, resp. novoobjavený mechanizmus bunkového vylučovania bol po prvýkrát spomenutý pred vyše 180 rokmi a čiastočne zadefinovaný pred zhruba 100 rokmi, ale odvtedy sa na jeho podstate nepracovalo. Elementárne aspekty tohto problému v súčasnosti riešia pracovníci Biomedicínskeho centra SAV v Bratislave pod vedením RNDr. Roberta Farkaša, CSc. ako zodpovedného riešiteľa projektu.

Mechanizmus sekrécie a jeho regulátory sú zakódované v génoch

Vedci z akadémie sa snažia o identifikáciu génov a nimi kódovaných proteínov zodpovedných za reguláciu procesu apokrinnej sekrécie. Chcú dospieť k charakterizácii signálnej dráhy v celom rozsahu jej jednotlivých komponentov vedúcich od zatiaľ neznámeho impulzu k spusteniu apokrinnej sekrécie. Kľúčovým objektom slúžiacim tomuto výskumu je malá vínna muška – vo vedeckom svete dôverne známa drozofila obyčajná, nazývaná aj octomilka. Jej larvy vylučujú sekrét práve pomocou mechanizmu, ktorý zaujíma našich vedcov. Napriek tomu, že je to bežné vo veľkej skupine jej príbuzných dvojkrídlovcov, predsa len výskum s drozofilou ponúka určité výhody.

„Naše laboratórium sa venuje otázkam hormonálne riadenej bunkovej diferenciácie a morfogenézy na modelovom genetickom objekte Drosophila melanogaster, u ktorého sme apokrinnú sekréciu objavili,“ objasňuje šéf výskumu Robert Farkaš. Ďalej vysvetľuje: „Jedinečnosť tohto modelu poskytuje bezprecedentné výhody, chýbajúce u iných objektov k tomu, aby sme o tomto procese pomocou genetických a molekulárnych nástrojov zistili čo najviac.“

robert farkas Robert Farkaš

Doterajšie výsledky, napredovanie a vetvenie výskumu

Okrem stanovenia novej definície apokrinného procesu vedci zo SAV dosiaľ zmapovali jeho výskyt u vyše 30 iných druhov rodu Drosophila a ďalších príbuzných múch z rôznych geografických oblastí a habitatov zemegule. Preukázali, že ide o fylogeneticky konzervovanú úlohu larválnych slinných žliaz v pomerne širokej skupine dvojkrídlovcov. „Tiež sme dosiaľ rozbehli rozsiahlu analýzu obsahu apokrinného sekrétu, a to nielen zo slinných žliaz drozofily, ale aj zo vzoriek od človeka. Distribúcia ontologických kategórii vylučovaných proteínov dokázala, že ide o silno evolučne konzervovaný proces – a zrejme i jeho funkciu – naprieč metazoálnymi eukaryotami.“ Inými slovami – ide o biologickú funkciu spoločnú pre veľký počet druhov mnohobunkových živočíchov.

Metódou tejto časti výskumu je rozsiahly skríning príslušných genómov. „Z genetického hľadiska sme rozbehli úspešný skríning a identifikovali prvé gény zodpovedné za tento proces. Nakoľko takýto druh skríningu je časovo náročný, stále pokračuje a neustále získavame nové informácie o príslušných génoch,“ konštatuje doktor Farkaš.

Pracovníkom Biomedicínskeho centra SAV sa ďalej podarilo geneticky oddeliť procesy apokrinnej sekrécie a programovej bunkovej smrti. To bolo nevyhnutnou podmienkou pokroku pri vysvetľovaní tejto funkcie, keďže niekoľko hodín (čo je z pohľadu krátkeho života drozofily dosť veľa) po ukončení sekrécie sa realizuje apoptotická bunková smrť celých slinných žliaz.

Cesta za poznatkami je odveká a ľudstvu vlastná

Mohla by zaznieť otázka laika, čo také užitočné nám prináša skúmanie spôsobu, akým vylučujú larvy vínnej mušky nejaké šťavy. Biológ Robert Farkaš vidí vo svojom výskume aj všeobecnú snahu o získavanie nových poznatkov a posúvanie hraníc poznania. Praktické využitie prichádza následne. „Je to to, čo sprevádza ľudstvo od staroveku a vytvorilo dnešnú civilizáciu – a je jedno v ktorej vednej oblasti to bolo. Čiže v prvom rade to prinesie – či už prináša – vedomosti. To, čo je dnes z pohľadu laika čisto teoretická a možno nudná záležitosť, môže byť o niekoľko desiatok rokov menšou či väčšou súčasťou možno nejakého praktického výrobku, lieku, diagnostického procesu či terapeutického postupu,“ objasňuje.

S poruchami apokrinnej sekrécie spájajú viac ako dva tucty diagnóz

Niektoré z bezprostredných praktických súvislostí projektu je možné nájsť v medicíne: s poruchami apokrinnej sekrécie sú spájané viac ako dva tucty diagnóz. „Už s ohľadom na elementárne neznalosti o tomto procese sa v tisícoch a tisícoch publikovaných medicínskych prác uvádza určitá porucha apokrinnej sekrécie ako diferenciálny diagnostický znak – avšak bez znalostí, ktoré sa snažíme dobývať v našom projekte sú dosiaľ problematicky interpretovateľné,“ približuje Robert Farkaš.

Väčšina týchto diagnóz patrí podľa šéfa vedeckého projektu k tzv. vzácnym ochoreniam s nízkou incidenciou, avšak mnohé z nich sú o to vážnejšie. Pritom okrem chirurgického postupu (pri malom počte z nich) je zvyšok liečebných postupov čisto len symptomatologický. „Okrem bazálneho porovnania obsahu apokrinných sekrétov u drozofily a človeka pomaly rozširujeme analýzu aj o vzorky od pacientov s niektorými druhmi diagnóz – aby raz, keď metódy proteomiky budú robustnejšie a citlivejšie, ako aj rozšírenejšie ako sú dnes, sme mohli identifikovať spoľahlivo použiteľné markery aspoň pre niektoré z nich,“ vysvetľuje.

Niekomu sa to možno zle počúva, ale vedeckým faktom je, že muška drozofila a náš druh, homo sapiens, zdieľajú viac ako dve tretiny spoločných, resp. podobných génov    ; mnohé z nich sú evolučne výrazne konzervované. „Preto poznatky získané našim genetickým skríningom budú z dlhodobého hľadiska extrapolovateľné na proces apokrinnej sekrécie aj u ľudí – tak, ako je to v prípade exocytózy, endocytózy, apoptózy, bunkového delenia, rôznych fáz embryogenézy a tak ďalej,“ vizionársky konštatuje RNDr. Robert Farkaš, CSc. z Biomedicínskeho centra Slovenskej akadémie vied.

BMC/CVTI

Zdroj: Biomedicínske centrum SAV via vedanadosah.sk

Poznámka: Projekt základného výskumu Identifikácia molekulárno-genetických determinantov apokrinnej sekrécie (Identification of molecular-genetic determinants of apocrine secretion) sa realizuje v období 1. 7. 2017 – 30. 6. 2021.

Partneri

fintech blackmarketingovoeducationliga proti rakovinegebruder weisswustenrotSOPKKK blue1