Miért tanulmányozzuk a C. elegans-t?

Mi az a C. elegans, és miért használják a tudósok az emberi fejlődés és betegségek tanulmányozására?

Ez a kérdés ugrik be a legtöbb embernek, amikor először hallja, hogy a tudósok egy kis talajlakó fonalférget tanulmányoznak, hogy betekintést nyerjenek az emberi fejlődésbe és betegségekbe. Ez egy ésszerű kérdés, amelyre nagyon egyszerű a válasz: a génfunkció evolúciós megőrzése, ahogyan azt az alábbiakban ismertetjük.

C. elegans

Fotó: Erik Lundquist

A C. elegans egy kis talajféreg vagy fonálféreg, és az emberrel közös őse a kambrium előtti korban, 500-600 millió évvel ezelőtt élt. Ezt az őst urbilaterális ősnek nevezik, mivel rokona a bolygón élő összes kétoldali szimmetrikus, többsejtű szervezetnek, beleértve a gerincteleneket (rovarok, fonálférgek, tengeri sünök) és a gerinceseket (emlősök, halak, madarak, hüllők).

A modern szervezetek fejlődését irányító gének és genetikai mechanizmusok többsége, beleértve az emberi fejlődésben és betegségekben szerepet játszó géneket, már az urbilaterális ősökben is jelen volt, és közösek a ma élő állatokkal, beleértve az embert és a fonálférgeket is.

Az evolúció olyan folyamat, amelynek során a meglévő genetikai mechanizmusok megőrződnek, de kis mértékben megváltoznak, és különböző fajokat eredményeznek. Ahogy az urbilateria ős leszármazottai fejlődtek, a fejlődést irányító alapvető útvonalak általában konzerválódtak, de az evolúciós “bütykölés” következtében az egyes különböző fajoknál kissé módosultak.

Ennek eredményeképpen a C. elegans fonálférgek idegsejtjei, bőre, belei, izmai és más szövetei nagyon hasonlóak az emberéhez, mind formájukban, mind működésükben, mind genetikájukban. Azok a gének, amelyek e szövetek fejlődését és működését szabályozzák, közös ősünktől kezdve “konzerválódtak”. Bár egyértelmű és fontos különbségek vannak az ember és a fonálférgek fejlődésében, a tudósok tanulmányozhatják a fejlődési mechanizmusokat a C. elegansban, hogy megértsék azokat az alapvető, alapvető mechanizmusokat, amelyek az emberben is működnek.

Ez rendkívül fontos, mivel számos fejlődési és genetikai kísérlet emberen lehetetlen, egereken és más gerinceseken pedig nagyon időigényes és költséges. A C. elegans könnyen tenyészthető laboratóriumban, rövid (4 napos) generációs idővel rendelkezik, és olyan genetikai és molekuláris technikák “eszköztárával” rendelkezik, amelyekkel a génfunkciót a fejlődésben kísérletileg fel lehet boncolni.

A génfunkció evolúciós konzerváltsága és a kísérleti követhetőség miatt a C. elegans ideális “modellorganizmus” az emberi fejlődés és betegség alapvető genetikai és molekuláris mechanizmusainak tanulmányozására. A C. eleganson végzett vizsgálatok olyan emberi betegségekkel kapcsolatosak, mint a rák, a neurodegeneráció (pl. Alzheimer-kór), az idegrendszeri fejlődési rendellenességek és szindrómák, az izomdisztrófiák és az öregedés, amely önmagában nem betegség, de befolyásolja a többi említett betegséget. Valóban, a rákban (Ras és Bcl onkogén jelátvitel), az öregedésben (inzulin jelátvitel) és az idegrendszer fejlődésében (UNC-6/Netrin jelátvitel) fontos genetikai mechanizmusokat először C. elegans segítségével azonosították.

C. elegans zöld fluoreszcens fehérje (gfp) neuronokban történő expressziójával.