Autor: admin

Sposób, w jaki larwa okonia widzi świat i jak rozwija się u niej narząd wzroku to wpływ ojca – wykazali naukowcy z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie. To pierwszy udowodniony czynnik niegenetycznego dziedziczenia ze strony ojca, czyli jego wpływu na jakość potomstwa.

– Nasze badanie po raz pierwszy ujawnia znaczący wpływ genomu ojcowskiego na rozwój układu wzrokowego u ryb. Stanowi ono krok milowy do rozwiązania zagadki, jakie czynniki ze strony samicy i/lub samca sprawiają, że jedna ryba z ich potomstwa jest jakościowo lepsza, a druga gorsza – podkreśla dr hab. Daniel Żarski z Zespołu Biologii Gamet i Zarodka IRZiBŻ PAN w Olsztynie.

Wyniki badań zostały właśnie opublikowane na łamach czasopisma „Scientific Reports”.

PRZETRWAJĄ NAJSILNIEJSI

Wiedza o tzw. genach efektu ojcowskiego – czyli genów, na których ekspresję u potomstwa wpływają czynniki ojcowskie obecne w plemnikach – u ryb jest bardzo ograniczona.

Aby zbadać ten temat naukowcy przeprowadzili eksperyment zapłodnienia jaj okonia dwoma rodzajami plemników: świeżych i poddanych kriokonserwacji (czyli zamrożonych w bardzo niskich temperaturach), a następnie przeanalizowali transkryptom (zestaw cząsteczek mRNA obecny w określonym momencie w komórce, grupie komórek lub organizmie) u uzyskanego potomstwa w stadium larwalnym.

Okazało się, że kriokonserwacja zadziałała jako czynnik pozytywnej selekcji plemników. – Kriokonserwacja jest ogromnym szokiem dla komórek, który przetrwają tylko te najsilniejsze, dlatego plemniki poddane temu procesowi były jakościowo lepsze niż te świeże – wyjaśnia naukowiec.

OJCIEC ODPOWIADA ZA WZROK

Następnie badacze sprawdzili, jak potomstwo – w stanie larwalnym – adaptuje się do życia, czyli do warunków środowiskowych.

– W transkryptomie świeżo wyklutych larw znajduje się wszystko, co matka i ojciec przekazali potomstwu; te geny uległy już ekspresji, czyli „zadziałały”, a jeszcze nie wpływają na nie czynniki zewnętrzne. To taki „czysty” zestaw informacji przekazanych od rodziców – tłumaczy Daniel Żarski. 

I właśnie w takim zestawie naukowcy zidentyfikowali dziesięć genów będących pod kontrolą ojca, które są zaangażowane w rozwój układu wzrokowego.

Ponadto wykazali, że lepszy wzrok miały larwy zapłodnione plemnikami po kriokonserwacji, co może świadczyć o lepszej jakości tego potomstwa i lepszym przystosowaniu do startu w samodzielne życie.

– Rozwój narządu i układu wzroku jest niezwykle ważnym etapem w procesie rozwoju okonia. Już w stadium larwalnym – kiedy oczy stanowią największy i najważniejszy organ u okonia; ciało rośnie dopiero później – wzrok pozwala się zorientować, gdzie jest światło i następnie, gdzie szukać pożywienia – opowiada badacz.

Dodaje, że opisane geny, które warunkują rozwój układu wzrokowego mogą być też powiązane z innymi funkcjami organizmu, ale to temat na dalsze badania.

PROJEKT EKSPLORACYJNY

Badania były prowadzone w ramach projektu pn. „Transkryptomiczna i zootechniczna analiza wpływu rodzicielskiego na jakość potomstwa u okonia, Perca fluviatilis”, finansowanego ze środków Narodowego Centrum Nauki (NCN).

– Nasz projekt jest projektem eksploracyjnym; nie bazujemy na założonych hipotezach, ale staramy się zrozumieć te mechanizmy, które zaobserwujemy. Jestem zadowolony z dotychczasowego postępu i liczę, że wyniki kolejnych eksperymentów i analiz będą równie interesujące – podkreśla Daniel Żarski.

Głównym celem jest poznanie mechanizmu wpływu niegenetycznego dziedziczenia u okonia i zrozumienie, dlaczego jedne ryby lepiej sobie radzą, a inne gorzej. Wyniki mogą się przyczynić do rozwoju nauki w temacie rozrodu i larwikultury ryb okoniowatych, a także w przyszłości mogą być przydatne dla hodowców i ekologów ryb.

Projekt rozpoczął się w 2021 r. i potrwa do 2026 r. Kwota dofinansowania wynosi ponad 2,8 mln zł. Partnerem IRZiBŻ PAN w realizacji projektu jest Instytut Rybactwa Śródlądowego im. S. Sakowicza – Państwowy Instytut Badawczy.

Więcej o badaniach i zagadce wpływu rodzicielskiego można przeczytaj tutaj.

Czytaj więcej

Odbywająca się co dwa lata międzynarodowa konferencja naukowa International Workshop on the Biology of Fish Gametes  ponownie zgromadziła światowych ekspertów z obszaru rozrodu ryb. Naukowcy spotkali się w dniach 15-18 lipca na Uniwersytecie w León (Hiszpania). To już 9. edycja konferencji, której głównym celem jest poznanie biologicznych podstaw procesów rozrodczych ryb, a tym samym przyczynianie się do poprawy efektywności ich rozrodu.

​Konferencja z powodzeniem gromadzi grupy badawcze z całego świata, które na co dzień prowadzą badania nad gametogenezą ryb, jakością gamet, rozwojem biotechnologii reprodukcyjnych, bankowaniem zasobów genetycznych, identyfikacją biomarkerów wydajności reprodukcyjnej etc. Dla środowiska naukowego zajmującego się tak wąską i wysoce specjalistyczną tematyką, to najważniejsze wydarzenie tego typu w Europie. Pozwala nie tylko kompleksowo spojrzeć na najnowsze badania i osiągnięcia w dziedzinie rozrodu ryb i innych organizmów wodnych, ale również stwarza możliwość współpracy, nawiązywania partnerstw oraz inicjowania wspólnych projektów naukowych.

Instytut był organizatorem 8. edycji konferencji, która w 2022 r. odbyła się w Gdańsku. W tym roku w León Instytut reprezentowały dwie kształtujące się grupy badawcze: Zespół Rozrodu i Rozwoju Ryb oraz Zespół Biologii Gamet.

Zespół Rozrodu i Rozwoju Ryb

Dr hab. Daniel Żarski, lider nowo tworzonego  zespołu, podczas tegorocznej edycji konferencji pełnił funkcję członka międzynarodowego komitetu naukowego oraz współprzewodniczył sesji „Parental Contribution”.

Abhipsa Panda, doktorantka dr. hab. Daniela Żarskiego, realizująca swoją pracę doktorską w ramach projektu SONATA BIS, została uhonorowana nagrodą za najlepszą prezentację ustną wśród studentów. Zaprezentowane przez nią badania obejmowały eksplorację zależności pomiędzy pochodzeniem tarlaków okonia a jakością potomstwa oraz ich profilem transkryptomicznym, które naukowcy określili mianem „sporu rodzicielskiego”. Wyniki prezentowanych badań zostały oparte na unikatowych krzyżówkach populacji dzikich oraz udomowionych, charakteryzujących się wyjątkowo zróżnicowanym fenotypem i efektywnością wychowu w warunkach laboratoryjnych. Dane zaprezentowane przez Abhipsę rzucają nowe światło na rolę, jaką odgrywają poszczególni rodzice okonia na zdolność potomstwa do zaadaptowania się do warunków hodowlanych. „Jesteśmy przekonani, że ta badania przyczynią się w przyszłości do optymalizacji procedur hodowlanych nie tylko ryb okoniowatych, ale również innych cennych gatunków ryb” – wyjaśnia Daniel Żarski, kierownik projektu.

Taina Rocha de Almeida, która wkrótce kończy w naszym Instytucie staż podoktorski, przedstawiła przełomowe dane na temat alternatywnych ścieżek budowania odporności wrodzonej u pstrąga tęczowego. Jej praca stanowi kluczowy wkład w przyszłe programy hodowlane. Dr hab. Joanna Nynca wygłosiła prelekcję na temat zjawiska dziewictwa u dzikiego sandacza, rzucając nowe światło na zdolność rozrodczą tego gatunku na poziomie zootechnicznym oraz molekularnym. Dr Sylwia Judycka przedstawiła naukowe wysiłki zespołu podjęte w celu zrozumienia konsekwencji rozwojowych u larw okonia uzyskanych z wykorzystaniem kriokonserwowanego nasienia. Jej prezentacja posterowa została wyróżniona i zaprezentowana podczas sesji „flash talk”.

Zespół Biologii Gamet

Zespół pod kierownictwem prof. Andrzeja Ciereszko reprezentowały dwie naukowczynie. Dr hab. Mariola Dietrich wygłosiła prelekcję na temat wpływu strategii kriokonserwacji na proteom plemników jesiotra. Badania profilu białkowego plemników pozwolą na zrozumienie procesu głębokiego mrożenia komórek i mogą przyczynić się do poprawy strategii selekcji hodowlanej u tego gatunku. Dr Anna Majewska zaprezentowała w formie plakatowej wyniki dotyczące identyfikacji nieopisanego do tej pory białka Cap31 (SNAD1) i jego potencjalnej roli w układzie rozrodczym karpia. Aktywny udział naukowców – w tym po raz pierwszy nagrodzona prezentacja ustna doktorantki z Polski – ugruntowały międzynarodową pozycję naszego Instytutu w obszarze biologii rozrodu ryb, stymulując wiele konstruktywnych dyskusji i stwarzając możliwość współpracy z najlepszymi ośrodkami w całej Europie.

Czytaj więcej

Na proces starzenia wpływa wiele czynników, w tym styl życia i dieta. Niektóre z makro- i mikroelementów znajdujących się w żywności wchodzą w interakcję z ludzkim genomem, oddziałując m.in. na układ odpornościowy. Niedokrwistość Fanconiego to bardzo rzadka choroba o podłożu genetycznym, u której nasilanie objawów klinicznych również powiązano z dietą. Naukowcy postanowili połączyć te dwa zagadnienia, aby lepiej zrozumieć, jak przebiega proces starzenia się na poziomie komórkowym. 

– Wykorzystujemy niedokrwistość Fanconiego jako podręcznikowy przykład choroby przedwczesnego starzenia się, aby zilustrować, że starzenie się wynika z braku równowagi naszego genomu – braku równowagi między wytwarzanymi w komórkach mechanizmami naprawczymi a nagromadzeniem się tam molekularnych uszkodzeń – podkreślają prof. Eunike Velleuer i prof. Carsten Carlberg, autorzy publikacji na ten temat w czasopiśmie „Nutrients”. 

CZYM JEST NIEDOKRWISTOŚĆ FANCONIEGO

Niedokrwistość Fanconiego (ang. Fanconi anemia – FA) to bardzo rzadka choroba o podłożu genetycznym (występuje raz na 300 tys. osób). Jest głównie spowodowana mutacjami w 22 różnych genach zaangażowanych w naprawę uszkodzonego DNA. Osoby chore na niedokrwistość Fanconiego często mają wady wrodzone i wysokie ryzyko zachorowania na nowotwory, zwłaszcza raka płaskonabłonkowego jamy ustnej. Z powodu występujących mutacji genowych i defektu procesu naprawy DNA, tradycyjne metody leczenia raka jak chemioterapia w przypadku tej choroby nie mogą być stosowane.

NUTRIGENOMICZNE SPOJRZENIE 

Z kolei starzenie się samo w sobie nie jest chorobą, ale naturalnym i nieuniknionym procesem nagromadzenia uszkodzeń molekularnych i komórkowych, co prowadzi do wadliwych funkcji komórek, tkanek i narządów, które osłabiają całe ludzkie ciało. Zarówno populacja ogólna, jak i osoby z niedokrwistością Fanconiego różnią się między sobą pod względem tempa starzenia. Chociaż istnieje genetyczna podstawa długowieczności, to codzienne wybory,  nawyki żywieniowe, palenie tytoniu, brak aktywności fizycznej i wiele innych czynników środowiskowych, odgrywają znaczącą rolę. 

– Żywienie to coś więcej niż dostarczanie naszemu organizmowi niezbędnych makro- i mikroelementów. Niektóre cząsteczki żywności „komunikują się” z naszym genomem (materiałem genetycznym) i epigenomem (zestawem chemicznych modyfikacji DNA regulujących funkcje genomu), modulując w ten sposób ekspresję genów w układzie odpornościowym. – tłumaczy prof. Carsten Carlberg, który kieruje Pracownią Nutrigenomiki w Instytucie Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN.

NIEDOKRWISTOŚĆ FANCONIEGO A STARZENIE SIĘ

Co ciekawe, styl życia pacjenta, w tym dieta i aktywność fizyczna, może wpływać na wystąpienie i nasilenie się cech klinicznych niedokrwistości Fanconiego. Dlatego też – wskazują badacze – niedokrwistość Fanconiego może służyć jako model do zrozumienia procesu starzenia się w populacji ogólnej. Autorzy publikacji wykazali, że mechanizmy molekularne leżące u podstaw tych niegenetycznych czynników obejmują zaburzenia komórkowe, które modulują szlaki transdukcji sygnału, wpływając w ten sposób na epigenom poprzez regulację enzymów modyfikujących chromatynę. 

Innymi słowy, równowaga genetycznych i środowiskowych czynników ryzyka – wpływających zarówno na początek raka, jak i na szybkość starzenia się – jest powiązana z transdukcją (przenoszeniem między komórkami) sygnału przez cząsteczki żywieniowe. Ponadto zmiany w epigenomie korelują z wiekiem chronologicznym (lata życia) i chorobami związanymi z wiekiem, takimi jak nowotwór. W określonym wieku chronologicznym niektóre osoby mogą wykazywać „młodszy” epigenom w swoich tkankach, podczas gdy inne mogą wykazywać „starszy”. Osoby ze starszym epigenomem mają tendencję do wcześniejszego występowania chorób związanych z wiekiem; wzorzec obserwowano u osób z chorobami przedwczesnego starzenia się. I odwrotnie, potomstwo „superstulatków” często wykazuje niższy wiek epigenetyczny we krwi w porównaniu z grupą kontrolną dopasowaną wiekowo, co czyni sygnatury epigenetyczne cennymi biomarkerami starzenia. 

– Wyniki naszych badań mogą się przysłużyć nie tylko osobom z niedokrwistością Fanconiego, ale także ogólnej populacji. Możemy monitorować proces starzenia się na poziomie molekularnym i na tej podstawie opracowywać spersonalizowane zalecenia dotyczące odżywiania czy profilaktyki. Ponadto, ponieważ te sygnatury epigenetyczne są oparte na białkach, mogą potencjalnie służyć jako bazy dla leków, oferując możliwości opóźnienia lub nawet odwrócenia chorób związanych z wiekiem, takich jak nowotwór – podsumowują naukowy. 

O poprzednich badaniach w temacie niedokrwistości Fanconiego pisaliśmy tutaj.

—

Więcej o działaniach Zespołu Nutrigenomiki na stronie: https://welcome2.pan.olsztyn.pl/.

Czytaj więcej

Rozwój międzynarodowej współpracy jednostek naukowych na rzecz lepszego wykorzystywania inwestycji finansowanych z Regionalnych Programów Operacyjnych i tworzenia innowacji w dziedzinie żywności, zdrowia i biogospodarki – to główny cel projektu „CROSSPATHS”, realizowanego w ramach programu Horyzont Europa przez instytucje z Polski, Portugalii i Estonii.

Liderem konsorcjum jest Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie. Pozostali partnerzy to: Katolicki Uniwersytet Portugalski i Estoński Uniwersytet Przyrodniczy. Są to przedstawiciele tzw. krajów wideningowych, czyli takich, w których poziom doskonałości naukowej jest niższy od średniej w Unii Europejskiej.

Każda z jednostek zaangażowanych w projekt skorzystała już z funduszy EFRR, czyli środków uzyskanych z Regionalnych Programów Operacyjnych na inwestycje w infrastrukturę naukowo-badawczą. Wszyscy mają też doświadczenie z pozyskiwaniem grantów z unijnego programu Horyzont Europa.

– Projekt „CROSSPATHS” pozwoli połączyć siły i stworzyć grupę z unikalną wiedzą umożliwiającą dostarczanie kompleksowych rozwiązań w zakresie technologii żywności, zdrowia i biogospodarki w systemach europejskich. Dzięki temu grupa stanie się dużym i znaczącym graczem na arenie międzynarodowej, specjalizującym się w dostarczaniu innowacyjnych rozwiązań żywnościowych o działaniu prozdrowotnym i ograniczonym wpływie na środowisko naturalne – podkreśla prof. Mariusz Piskuła, dyrektor Instytutu i koordynator projektu.  

Celem działań podejmowanych w projekcie jest opracowanie wspólnej strategii umiędzynarodowienia oraz uruchomienie programów na rzecz budowania potencjału kadrowego instytucji. Wymiany pracowników, wizyty studyjne, szkoły letnie, specjalistyczne szkolenia i kursy, oraz udział w międzynarodowych spotkaniach brokerskich to tylko niektóre z zaplanowanych działań. Pozwoli to wzmocnić powiązania tych jednostek naukowych z wiodącymi sieciami europejskimi, a w konsekwencji umożliwi im stanie się pożądanymi partnerami w konsorcjach programu Horyzont Europa.

Partnerzy projektowego konsorcjum będą wspierani przez ośrodek mentorski z Holandii (Wageningen Research), co pozwoli im rozwinąć swoje kompetencje w zakresie zarządzania badaniami, zwłaszcza w kwestii ubiegania się o projekty badawczo-rozwojowe i efektywnej komercjalizacji usług oferowanych dzięki wykorzystaniu inwestycji badawczych finansowanych ze środków unijnych.

IRZiBŻ PAN w Olsztynie koordynuje cały projekt. W ramach poszczególnych zadań Instytut jest odpowiedzialny za opracowanie wspólnej strategii umiędzynarodowienia, organizację międzynarodowych spotkań i konferencji oraz spotkania brokerskiego w Brukseli.

– Zaangażowanie w ten duży międzynarodowy projekt jest okazją do zaprezentowania możliwości i potencjału naszej – wiodącej w kraju – jednostki naukowej poza granicami Polski, i zwiększa szanse na wdrożenie efektów naszych badań na rynkach europejskich.

– dodaje prof. Piskuła.   Projekt – finansowany ze środków unijnych – potrwa do końca kwietnia 2026 roku. Całkowity budżet wynosi prawie 1,2 mln euro.

Czytaj więcej