Skip to main content

ZebraZoom: Kinematic analysis for drug and genetic screening in zebrafish

Article Category

Article available in the folowing languages:

Badania na danio pręgowanym wspomagają opracowywanie leków

Darmowy pakiet oprogramowania typu open source umożliwi naukowcom dokładniejsze zbadanie wpływu potencjalnych leków na zachowanie, ułatwiając odkrywanie nowych substancji i opracowywanie terapii.

Zdrowie

Zanim pacjenci będą mogli skorzystać z nowych metod leczenia zaburzeń neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera oraz padaczka, należy ocenić ich skuteczność i bezpieczeństwo oraz dokładnie zbadać substancje będące kandydatami na leki. Badania na gryzoniach i naczelnych – które w przeszłości były wykorzystywane jako wzorcowe modele zwierząt – są kosztowne i czasochłonne, a ponadto wiążą się z nimi rosnące kontrowersje natury etycznej. Możliwość przeprowadzania badań na larwach danio pręgowanego jest więc obiecującą alternatywą. Za wyborem danio na model do badań przemawia to, że ich genom jest zbliżony do ludzkiego. Około 84 % genów danio pręgowanego ma odpowiedniki w ludzkim DNA. A to nie koniec zalet tego rozwiązania. Każda para samców i samic danio pręgowanego będzie wydawać na świat kilkaset jaj tygodniowo, co oznacza, że można z dużą wydajnością przeprowadzać na nich badania przesiewowe dotyczące leków. Analiza sposobu poruszania się larw to jeden ze sposobów, w jaki naukowcy mogą ustalać wpływ leków na zwierzęta. „Istotnym wyzwaniem jest to, że larwy danio pręgowanego poruszają się szybko i są małe, mają zaledwie 4 mm”, mówi Claire Wyart, koordynatorka projektu ZebraZoom i kierowniczka zespołu badaczy z paryskiego Instytutu Badań nad Mózgiem i Rdzeniem Kręgowym (ICM). „To oznacza, że analizy nie można wykonać ręcznie. Potrzebujemy zaawansowanych technik przetwarzania obrazu”. Aktualne rozwiązania analityczne opierają się na kosztownym oprogramowaniu komercyjnym lub oprogramowaniu do przetwarzania obrazu typu open-source, którego zastosowania są ograniczone. Wyart zidentyfikowała pilną potrzebę opracowania ogólnie dostępnej technologii, zdolnej uchwycić w wysokiej rozdzielczości ruchy behawioralne danio pręgowanych po podaniu leków.

Obserwacja zachowania zwierząt

W 2010 roku Wyart i Olivier Mirat, badacz także pracujący w ICM, rozpoczęli tworzenie oprogramowania do obserwacji, które nazwali ZebraZoom. Dzięki temu łatwemu w instalacji i obsłudze oprogramowaniu możliwe jest wykrywanie określonych ruchów i wyodrębnienie danych dotyczących ich wzorców. Celem finansowanego ze środków UE projektu była ocena potencjału rynkowego tych innowacji oraz opracowanie planów marketingowych i biznesowych zorientowanych na użytkowników końcowych. „Ustaliliśmy, że głównymi użytkownikami docelowymi są akademickie laboratoria badawcze, w których opisywane są zachowania modeli zwierzęcych, a także zwierząt w środowisku naturalnym”, mówi Wyart. „Mamy nadzieję na nawiązanie współpracy z firmami farmaceutycznymi w przyszłości”. Naukowcy otrzymali opinie od 10 grup badawczych korzystających z oprogramowania ZebraZoom. „Wyciągnęliśmy bardzo wiele wniosków z tych interakcji. Obecnie pracujemy nad nową udoskonaloną wersją [oprogramowania]”, dodaje Wyart. „Chcemy sprawić, że będzie bardziej przyjazne dla użytkownika i elastyczniejsze, dzięki wprowadzeniu nowych funkcji, takich jak śledzenie ruchu gałek ocznych i ogona”.

Odkrywanie nowych leków

Oprogramowanie open-source ZebraZoom jest darmowe i ogólnodostępne, w przeciwieństwie do rozwiązań komercyjnych. „Oznacza to, że każdy może je przetestować i zweryfikować jego kod źródłowy, zgłosić potencjalne błędy, a nawet dopisać nowe fragmenty kodu”, dodaje Wyart. „Naszym celem jest zapewnienie darmowego oprogramowania i bezpłatnej pomocy na start. Przewidujemy również wprowadzenie płatnej usługi dla użytkowników, którzy chcieliby regularnie otrzymywać wsparcie lub życzyliby sobie wprowadzenia niestandardowych funkcji”. Śledzenie i analiza zachowań w laboratorium (jak i w środowisku naturalnym) mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia systemów biologicznych. Wykorzystanie danio pręgowanego jako modelu do badań pomoże w usprawnieniu procesu weryfikacji potencjalnych leków. Wyart ma nadzieję, że oprogramowanie ZebraZoom sprawi, że proces będzie przebiegał jeszcze szybciej. „Nasze działania pomogą naukowcom opisać subtelne, ale ważne skutki działania leków i mutacje”, dodaje uczona. „Może to doprowadzić do odkrycia nowych leków”.

Słowa kluczowe

ZebraZoom, neurologiczne, danio pręgowany, leki, geny, genom, oprogramowanie

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania