ՆախընտրելիՀնարավո՞ր է արդյոք ուսումնասիրել անհանգստության խանգարումները, դեպրեսիան կամ աուտիզմը՝ դիտարկելով փոքրիկ ակվարիումային ձկների վարքը: Պարզվում է՝ այո: Դանիո ռերիո, կամ զեբրաձուկը, դարձել է կարևոր մոդել նյարդագիտության մեջ. նրանց մոտ դրսևորվում են բազմաթիվ վարքային և նյարդաբիոլոգիական առանձնահատկություններ, որոնք բնորոշ են նաև մարդուն: Ինչպե՞ս է դա հնարավոր, ինչու՞ են ձկներին անհրաժեշտ հակադեպրեսանտներ, և ինչպե՞ս են նրանք օգնում բացահայտել ուղեղի գաղտնիքները՝ «Բա իմացա՞ր» ծրագրում պատմել է նյարդագիտության պրոֆեսոր Ալան Կալուևը:
Գիտության և տեխնոլոգիաների մասին հարցազրույցների այս շարքի հովանավորը Team Telecom Armenia ընկերությունն է:
Մենք բոլորս 70-80%-ով ձուկ ենք
Ալան Կալուևի խոսքով՝ մեր գեները 70%-ով համընկնում են ձկների գեների հետ: Իսկ եթե դիտարկենք միայն հիվանդությունների հետ կապված գեները, ապա նմանությունը հասնում է 82%-ի: «Փաստացի, մենք 70–80%-ով ձուկ ենք, — ասում է նա: — Այո, մենք լողակներ չունենք, բայց մոլեկուլները, ընկալիչները, հորմոնները, տրանսպորտերները, ֆերմենտները՝ այս ամենը մեզ մոտ շատ նման է»: Հետևաբար, Կալուևի կարծիքով, 85–90% հավանականությամբ, եթե փորձարկվում է նոր դեղամիջոց կամ հիվանդության բիոմարկերներ են որոնվում, կարելի է ակնկալել, որ նույն մոլեկուլները կաշխատեն ինչպես մարդու, այնպես էլ ձկների մոտ: Հետևաբար, բիոմարկերները մեծապես կհամընկնեն:
Հարցին, թե ինչու է ընտրվել հենց այս ձուկը՝ Danio rerio, Կալուևը պարզաբանել է, որ որևէ մոդել այնուամենայնիվ կընտրվեր, և ընտրությունը կայացվել է գիտական տեսանկյունից առավել հարմար օրգանիզմի վրա: Այս ձկները հեշտությամբ բազմանում են, անպահանջ են, լավ են գոյատևում, և, ամենակարևորը, նրանք ունեն «շատ հեշտ գենետիկա»՝ հեշտ է մուտացիաներ առաջացնել, ստեղծել տրանսգենային գծեր: Սա գիտնականներին թույլ է տվել ամբողջությամբ վերծանել նրանց գենոմը:
Բրիտանիայի Սանգերի ինստիտուտի մասնագետները տարիներ են ծախսել այս աշխատանքի վրա՝ ներդնելով հսկայական ռեսուրսներ, բայց արդյունքում Danio rerio-ն մտել է մոդելային օրգանիզմների «էլիտար ակումբ»՝ մարդու, դրոզոֆիլա միջատի, մկների, առնետների և որոշ որդերի հետ միասին: Այս բոլոր օրգանիզմներին միավորում է մեկ բան՝ նրանց գենոմը լիովին բացահայտված է: Սա նշանակում է, որ գիտնականները գիտեն յուրաքանչյուր գեն, կարող են կետային փոփոխություններ մտցնել և ստեղծել տրանսգենային մոդելներ՝ կախված հետազոտության նպատակներից:
Հակադեպրեսանտներից մինչև նավթ. ինչու՞ են նյարդաբանները ուսումնասիրում ձկների ուղեղը
Կալուևն ընդգծում է, որ մարդու և ձկների ուղեղի աշխատանքի սկզբունքները շատ առումներով նման են: Նա հիշեցնում է, որ մեր կենսաբանական թիրախները 70–80%-ով համընկնում են, ինչը նշանակում է, որ նույն մոլեկուլները, որոնք կարգավորում են մարդու ուղեղի գործունեությունը, աշխատում են նաև ձկների մոտ: «Ձկները հնագույն օրգանիզմ են: Մենք էվոլյուցիոն առումով ձկներից 400 միլիոն տարի հեռու ենք: Այսինքն՝ մենք նոր կազմավորում ենք, ձկներն ավելի խելացի են, ավելի հին: Նրանք շատ ավելի երկար են ապրում և մինչ օրս հիանալի կերպով հարմարվում են շրջակա միջավայրի պայմաններին», — հայտարարել է նա:
Թեև ձկներն ունեն ուղեղի կեղև, հետազոտողները գնալով ավելի են համոզվում, որ շատ գործառույթներ, ինչպիսիք են հույզերը, հիշողությունը, տարածական կողմնորոշումը, ճանաչողական реакцияները և նույնիսկ սոցիալական վարքը, չեն պահանջում կեղև՝ այն ձևով, ինչպես մարդու մոտ: Ձկները դրսևորում են հույզեր, կարող են հիշել և ցուցաբերել սոցիալական փոխգործակցության ձևեր, որոնք համեմատելի են մարդկանց հետ:
Կալուևը տարիներ շարունակ ուսումնասիրում է ձկներին որպես մոդելային օրգանիզմ: Ուղղություններից մեկը ուղեղի հիվանդությունների հետազոտությունն է: Օրինակ՝ թիմն ուսումնասիրում է, թե որ բիոմարկերներն են ակտիվանում ձկների մոտ էպիլեպսիայի ժամանակ, որն առաջանում է կա՛մ դեղամիջոցներից, կա՛մ գենետիկ մուտացիաներից: Գիտնականի խոսքով՝ նույն բիոմարկերները կարող են կիրառելի լինել նաև մարդկանց մոտ էպիլեպսիայի ախտորոշման համար:
Նույնը վերաբերում է դեպրեսիային: Ձկների մոտ այն կարող է առաջանալ քրոնիկ սթրեսից կամ որոշակի նյութերից: «Ես կանխատեսում եմ Ձեր հարցը, թե ինչպես է դեպրեսիան դրսևորվում ձկների մոտ՝ ես անպայման կպատմեմ», — ժպիտով ավելացնում է պրոֆեսորը: Բայց գլխավորը՝ նման մոդելները թույլ են տալիս փորձարկել հակադեպրեսանտներ, հետևել, թե ինչպես են փոխվում մոլեկուլային ուղիները, և բարձր հավանականությամբ՝ 80–90% — եզրակացություններ անել, որոնք կիրառելի են նաև մարդու համար:
Ձկներն օգտագործվում են նաև որպես բիոմոդել նոր դեղամիջոցների սքրինինգի համար: Կալուևի լաբորատորիաներում փորձարկում են հոգեակտիվ նյութեր, որոնք նախկինում ոչ մի տեղ չեն օգտագործվել՝ ո՛չ բժշկության, ո՛չ էլ կենսաբանական հետազոտություններում: Դրանցից մի քանիսը կարող են դառնալ հեռանկարային դեղամիջոցներ, մյուսները՝ պոտենցիալ վտանգավոր: Հետազոտություններում գիտնականները կիրառում են արհեստական բանականություն՝ նոր միացությունների դեղաբանական հատկությունները կանխատեսելու համար:
Վերջապես, Danio rerio-ն կիրառություն է գտնում նաև կիրառական էկոլոգիական գիտության մեջ՝ որպես բիոսենսորներ: Լաբորատորիայի աշխատանքներից մեկը նավթի արտահոսքի ազդեցության ուսումնասիրությունն է նյարդային համակարգի վրա: Կալուևի խոսքով՝ նման աղետների հետևանքները ազդում են ամբողջ էկոհամակարգերի և հսկայական տարածքների վրա: «Նավթը հզոր թունավոր նյութ է: Մենք գիտենք, որ այն վնասակար է, բայց թե կոնկրետ ինչպես է այն ազդում ուղեղի վրա, դեռևս բավարար չգիտենք», — բացատրում է նա:
Աղտոտված միջավայրում՝ նավթամթերքներով լուծված ջրում կամ նավթային թաղանթով ծածկված մակերևույթում հայտնված ձկները ենթարկվում են այդ նյութերի քրոնիկ ազդեցության: Գիտնականների դիտարկումների համաձայն՝ նրանց վիճակը թույլ է տալիս մոդելավորել նույն ազդեցությունը, որը կարող է զգալ մարդը, որն ապրում է նավթի արտահոսքից տուժած ափամերձ շրջաններում:
Աուտիզմի մոդելավորում ձկների վրա. ինչպե՞ս է երամը օգնում հասկանալ սոցիալական խանգարումները
Ձկները երամային կենդանիներ են. նրանք ժամանակի մոտ 95%-ը անցկացնում են խմբով՝ սինխրոն լողալով և փոխգործակցելով միմյանց հետ: Հենց այս առանձնահատկությունն է նրանց դարձնում գրեթե իդեալական մոդել աուտիզմի սպեկտրի խանգարումների ուսումնասիրության համար: Պրոֆեսոր Կալուևի խոսքով՝ եթե մուտացիայի կամ դեղամիջոցի ազդեցությամբ երամը ցրվում է, և առանձին ձկներ սկսում են լողալ մեկուսացված՝ առանց որևէ խմբի, դա արդեն կարելի է դիտարկել որպես սոցիալական վարքի խախտում՝ աուտիզմի հիմնական ախտանիշ: «Ես նույնիսկ չգիտեմ, թե ինչ կարելի է առաջարկել ավելի լավ, քան ձկները աուտիզմի մոդելավորման համար», — նշել է նա:
Փորձերի ընթացքում նման էֆեկտներ իսկապես դիտվել են: Օրինակ՝ հալյուցինոգենների, ինչպիսին է ԼՍԴ-ն, ազդեցության տակ ձկները սկսում են անտեսել երամը և լողում են անկանոն՝ յուրաքանչյուրը իր հետագծով: Նրանց լավ է այդ «ներքին» աշխարհում, և սոցիալական փոխգործակցության անհրաժեշտությունը կարծես թե վերանում է: Թեև այս օրինակն ինքնին չի կարող ուղղակիորեն բացատրել աուտիզմի բնույթը, այն օգնում է հասկանալ, թե ինչպես են որոշ նյութեր խախտում սոցիալական վարքը և, հետևաբար, կարող է օգտակար լինել պոտենցիալ ռիսկերի գնահատման համար:
Նման մոդելները կիրառելի են նաև փորձարարական դեղամիջոցների փորձարկման համար: Այսօր չկան դեղամիջոցներ, որոնք ընտրովի ազդում են հենց աուտիզմի վրա: Սակայն, եթե մուտացիաների կամ նյութերի ազդեցությամբ սոցիալական վարքի խախտում ցուցաբերող ձկները նոր դեղամիջոցի ներմուծումից հետո հանկարծ սկսում են կրկին երամով լողալ, դա կարող է վկայել դեղամիջոցի պոտենցիալ արդյունավետության մասին: «Պատկերացրեք, — ասում է գիտնականը, — ինչ-որ դեղամիջոց, որը մշակվել է ինչ-որ մեկի լաբորատորիայում, վերադարձնում է ձկանը սոցիալական փոխգործակցության կարողությունը: Հնարավոր է՝ մենք գտել ենք մի բան, որը կարող է պայքարել աուտիզմի դեմ»:
Այսօր հայտնի է մոտ 700 գեն, որոնք հուսալիորեն կապված են մարդու մոտ աուտիզմի հետ: Գիտնականներն արդեն փորձեր են անցկացրել, որոնց ընթացքում այդ գեներից մեկը ներդրվել է ձկան գենոմ: Արդյունքը եղել է ցուցիչ՝ ձուկը սկսել է վարվել առանձնացված, դադարել է երամին հետևելուց: Սա բառացիորեն աուտիզմ չէ, բայց նման վիճակ է, որը հնարավոր է ուսումնասիրել և դեղաբանական ազդեցության ենթարկել:
«Ես չեմ ասում, որ վաղը մենք կունենանք աուտիզմի դեմ դեղամիջոց, — ավելացնում է Կալուևը, — բայց տեսականորեն նման հնարավորություն կա: Իսկ գիտության մեջ, ինչպես հայտնի է, այսօր անհնարին թվացողը վաղը դառնում է իրականություն»:
