środa, 19 styczeń 2022 23:03

O diagnozach...

prof. dr hab. Marek Świtoński czł. rzecz. PAN, od 1989 do października 2021 roku kierownik Katedry Genetyki i Podstaw Hodowli Zwierząt. Lider genetyki weterynaryjnej. Prezes poznańskiego oddziału Polskiej Akademii Nauk.

MZ: Czy mógłby Pan opowiedzieć o prowadzonych przez Pana badaniach z zakresu cytogenetyki i genetyki molekularnej?

Marek Świtoński: Może kilka słów historycznego wstępu. Rozpocząłem badania nad cytogenetyką od początku mojej kariery na uczelni w drugiej połowie lat 70. O dziwo były już wtedy mikroskopy, tak pół żartem, pół serio. Zainteresowanie cytogenetyką, czyli chromosomami zwierząt domowych, wynikało z tego, że w pracy magisterskiej badałem chromosomy lucerny, czyli rośliny. Przeszedłem potem do pracy w Zakładzie Genetyki i Podstaw Hodowli Zwierząt i zainteresowanie chromosomami mi pozostało do dnia dzisiejszego.

Dlaczego chromosomy zwierząt domowych? W latach 70. okazało się, że niektóre mutacje chromosomowe są dziedziczne i istotnie wpływają ograniczająco na płodność zwierząt. Badania te były inspirowane osiągnięciami cytogenetyki człowieka, które pod koniec lat 50., ujawniły pierwsze nieprawidłowości chromosomowe skutkujące zaburzeniami rozwoju płci, takie jak zespół Turnera, czyli brak jednego chromosomu X u kobiet, zespół Klinefeltera, czyli dodatkowy chromosom X u mężczyzn, albo wreszcie zespół Downa, dodatkowy chromosom numer 21. Są to bardzo znane przypadki nieprawidłowości. Wystepują u ludzi dość często i wywołują bezpłodność i zaburzenia rozwojowe, nie tylko płci. Zaczęliśmy poszukiwania takich mutacji u zwierząt domowych, które wykazywały się obniżonymi parametrami reprodukcyjnymi, bo ma ona fundamentalne znaczenie w hodowli. 

Okazało się, że nieprawidłowości chromosomowe faktycznie wystepują u różnych gatunków zwierząt, m.in. u świń. Występują u nich dziedziczne mutacje, które nazywamy translokacjami wzajemnymi. One powodują, że normalnie rozwinięte zwierzęta mają obniżoną reproduktywność nawet o pięćdziesiąt procent, z ogromną stratą dla hodowców. Z kolei badania koni, głównie klaczy, wykazały, że główną przyczyną ich niepłodności jest to, co u ludzi nazywamy zespołem Turnera. W przypadku zwierząt mówimy raczej o monosomii chromosomu X. Występuje ona najczęściej u klaczy, natomiast u świń i krów nie wystepuje wcale, a czasem pojawia się u psów i kotów. Gdy porównywaliśmy nasze badania z tym, co wiemy o genetyce człowieka, okazało się, że przyczyny niepłodności nie do końca mają identyczne odzwierciedlenie u zwierząt. Przyczyny są gatunkowo specyficzne. Rozwijając te badania w pewnym momencie rozszerzyliśmy nasze zainteresowania badawcze na zaburzenia rozwoju płci, czyli sytuację, w której płeć chromosomowa, czyli dwa X u osobnika żeńskiego, X i Y u męskiego, nie ma zgodności z prawidłowym rozwojem cech płciowych. Mówiąc krótko, u osobników z układem żeńskim stwierdzane są cechy męskie i odwrotnie. Zaburzenia te wystepują oczywiście u ludzi i po ponownym przyrówaniu, znów okazało się, że to co jest bardzo rzadkie u ludzi, u niektórych gatunków występuje często. 

Takim gatunkiem, którym się zajmujemy intensywnie od ponad dziesięciu lat jest pies. Częste są przypadki samic psów, które mają dwa chromosomy X, ale rozwijają cechy żeńskie i męskie. Do tego stopnia, że mają albo jądra, gonady męskie, albo jajnikojądra, a obok tego macicę i nasieniowody, a zewnętrzne narządy płciowe mają oznaki wirylizacji, czyli cech męskich. Okres naszego zainteresowania zaburzeniami rozwoju płci był powiązany z uruchomieniem na naszym wydziale kierunku weterynaria. Nasze badania bowiem interesują przede wszystkim lekarzy weterynarii, choć oczywiście interesują też hodowców. Chcemy znaleźć przyczynę tych zaburzeń i odpowiedzieć na pytanie o ich dziedziczność. Obecnie badamy psy i koty. Przykładowo, u ludzi znany jest zespół de la Chapelle, znany też pod nazwą „mężczyźni XX”. Człowiek ma wtedy dwa chromosomy X, jednak fenotypowo pozostaje mężczyzną. Zachodzi więc nieprawidłowość. Przyczyna tego zjawiska u mężczyzn jest przede wszystkim efektem nieprawidłowego zajścia crossing-over, czyli rekombinacji genetycznej. Kluczowy dla rozwoju płci męskiej gen SRY zostaje przeniesiony z chromosomu Y na chromosom X. Czyli de facto taka osoba ma dwa chromosomy X, ale ale w jednym z nich występuje gen SRY, powodujący rozwój w kierunku męskim. Zbadano dziesiątki tysięcy zwierząt domowych, ale takiego przypadku u nich nie znaleziono. Nam udało się w krótkim okresie czasu znaleźć dwa takie przypadki u kotów. Pokazuje to, że nie można przyjąć, że to co wiemy o przyczynach obniżonej płodności i zaburzeń rozwoju płci u ludzi wygląda tak samo u zwierząt. Gatunki te mają rózną specyficzność. Co z tego wynika? W naszych analizach cytogenetycznych i molekularnych badamy przypadki zaburzeń płci stwierdzone przez lekarzy weterynarii w swoich klinikach czy przychodniach w kraju i za granicą. My możemy taką próbkę bez problemu zbadać pod kątem chromosomowym i molekularnym, po czym udzielić odpowiedzi na pytanie, czy zaburzenia są dziedziczne. Przy okazji publikujemy nasze wyniki w dobrych czasopismach.

MZ: Czy istnieje jakaś szczególnie interesująca kwestia, która jest obiektem Pana badań?

MŚ: Od kilku lat zajmujemy się jeszcze trudniejszym zagadnieniem, czyli podłożem genetycznym wnętrostwa, tj. niezstąpienia jądra u samców psów. Wnętrostwo jest najczęstszą wadą u chłopców obok spodziectwa, czyli nieprawidłowego ujścia cewki moczowej. Występuje ono równie często u psów, ale jest rzadkie u innych gatunków zwierząt, co nie znaczy, że nie występuje w ogóle. Ponownie postaje problem weterynaryjno-hodowlany. Weterynaryjny, bo trzeba interwencji lekarza weterynarii, najczęściej poprzez usunięcie takiego jądra, które jest w jamie brzusznej, bo ono ma skłonność do nowotworzenia. Jest to taka profilaktyka, żeby zapobiec rozwojowi nowotworu. Hodowlany z kolei, ponieważ gdy zwierzęta są obustronnymi wnętrami, nie produkują plemników, a gdy jednostronnymi, to prawidłowe jądro będzie produkowało plemniki, ale wówczas do potomstwa przekazywane są geny sprzyjające powstaniu tego zaburzenia. Naszym zadaniem jest szukanie takich genów i jego wariantów, które są z tym związane. Widzimy w tej chwili, że ekspresja genów w jądrach zstąpionych (występujące w mosznie) i niezstąpionych (pozostające w jamie brzusznej w kanale pachwinowym) jest dramatycznie różna. Szukamy wariantów genetycznych, które odpowiadają za te różnice i mogłyby być wykrywane w badaniach diagnostycznych wykonywanych na bazie komórek krwi, czy cebulek włosowych. Wiemy, że przede wszystkim różnica tej ekspresji polega na tym, że jądro zlokalizowane w jamie brzusznej, czy kanale pachwinowym działa w innym środowisku, bo jest poddane wyższej temperaturze, aniżeli w mosznie. Gdybyśmy znaleźli taki marker genetyczny, a mam nadzieję, że może nam się to uda, to wtedy oczywiście dla hodowcy byłoby to ważne, bo wówczas wiedziałby, że przy istnieniu takiego markera genetycznego, może w jego hodowli pojawić się ta niepożądana wada. 

Reasumując, zajmujemy się badaniami wad rozwojowych związanych z płodnością i rozwojem płci w tym celu, aby znaleźć ich przyczyny. Dzięki temu możemy zaoferować hodowcom i lekarzom weterynarii narzędzie do diagnozy, bo w każdym działaniu medycznym, czy to będzie medycyna człowieka czy medycyna weterynaryjna, punktem wyjścia jest diagnoza. Dopiero znając diagnozę możemy rozwijać jakąś terapię, możemy stosować jakieś procedury hodowlane, które będą na przykład zapobiegały utrwalaniu się tej wady w danej rasie czy w danej populacji. 

Uważam, że współczesna hodowla i współczena weterynaria w bardzo dużym stopniu opierają się na osiągnięciach genetyki molekularnej, czerpiąc dużo z wiedzy o genetyce molekularnej człowieka, ale również pokazując, że te mechanizmy, które prowadzą do podobnych zmian nie muszą mieć takiego samego podłoża. Chciałbym dodać, że jeszcze niedawno nie korzystało się ze zwierząt domowych jako modeli biomedycznych na potrzeby medycyny człowieka. Współcześnie prowadzone są badania z zakresu terapii genowej chorób dziedzicznych psa mających swoje odpowiedniki w chorobach człowieka. Jeśli taka terapia jest skuteczna i bezpieczna u psów, to jest to ważny argument do podjęcia prób klinicznych u ludzi. Innym podejściem jest uzyskiwanie zmodyfikowanych genetycznie świń, które rozwijają chorobę taką samą jak człowiek i na tym modelu można testować różnego rodzaju terapie. Mysz i szczur to nie są idealne modele dla człowieka, bo podobieństwo genetyczne człowieka oraz świni lub psa jest większe niż człowieka i gryzoni. Mamy szereg chorób, gdzie mutacja tego samego genu człowieka i myszy nie daje tego samego efektu klinicznego u człowieka i myszy przy chorobach monogenowych. Wiedząc wszystko o zwierzętach, chcemy móc skutecznie przyrównywać je z człowiekiem. Tworzymy przecież jeden złożony system, gdzie nie ma bytów kompletnie różnych.

Warte uwagi

Organizujemy eventy firmowe

event1

Dom Wydawniczy Netter – wydawca magazynu Merkuriusz Polska prowadzi również działalność w obszarze organizowania konferencji, zjazdów, jubileuszy oraz „lecia” firm. Możemy pochwalić się ciekawymi rozwiązaniami, pełnym oddaniem w realizację danego projektu i fantazją. Najważniejszy dla nas jest zleceniodawca i to jemu służymy całą naszą wiedzą, dlatego uważamy, że warto być właśnie z nami.

Więcej…

 © Merkuriusz Polska | Redakcja: tel. +48 501 180 575, +48 515 079 888, Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.