Dorosłe komórki macierzyste są dynamicznymi i niezbędnymi komponentami, które utrzymują formę organizmu dorosłego1. Dorosłe komórki macierzyste mogą również służyć do przeciwdziałania uszkodzeniom, jakich organizm ulega w stanach chorobowych, a dysfunkcja lub utrata dorosłych komórek macierzystych może prowadzić do spadku funkcji narządów; przypisuje się im także rolę w napędzaniu procesów nowotworowych oraz przyczynianiu się do starzenia. Dorosłe komórki macierzyste wykazują właściwości komórkowe, które odróżniają je od zróżnicowanych typów komórek. Podczas podziału komórkowego dorosłe komórki macierzyste są zdolne do samoodnawiania oraz produkcji komórek progenitorowych, które z kolei mogą dawać początek odrębnym zróżnicowanym potomkom. Istnieje duże zainteresowanie zrozumieniem szlaków regulujących decyzje dotyczące losu komórki oraz potencjału dorosłych komórek macierzystych ze względu na ich istotną rolę w homeostazie tkankowej1. Na przykład wielu naukowców dąży obecnie do zidentyfikowania sygnałów, które utrzymują różne populacje dorosłych komórek macierzystych w ich niszy, czyli wyspecjalizowanym mikrośrodowisku, oraz do zbadania, w jaki sposób nisza ta jest oddziaływana przez czynniki humoralne.
Dorosłe hematopoetyczne komórki macierzyste (HSC) są komórkami pluripotencjalnymi, które napędzają ciągłą odnowę komórek krwi u zwierząt8. Hematopoeza to dynamiczny proces nieustannie przebiegający w trakcie życia organizmu kręgowca, ponieważ dojrzałe, zróżnicowane typy komórek krwi są krótkotrwałe i w związku z tym muszą być regularnie uzupełniane. Podczas podziałów HSC zaspokajają to kluczowe zapotrzebowanie poprzez samoodnawianie oraz wytwarzanie serii prekursorów, z których powstają linie erytroidalna, megakariocytarna, limfoidalna i mieloidalna. Każdy z tych typów komórek krwi pełni unikalne funkcje w krwiobiegu, w tym zapewnianie wymiany gazowej w tkankach, uszczelnianie uszkodzeń naczyń krwionośnych poprzez tworzenie skrzepów lub mechanizmy obronne przeciwko naciekającym patogenom. Choć HSC są znane od wielu lat, wiele fascynujących pytań dotyczących tych niezwykłych komórek pozostaje bez odpowiedzi. Niedawne badania zidentyfikowały podklasy HSC o różnych właściwościach długoterminowego samoodnawiania oraz wyjaśniły składniki niszy i sygnały modulujące zachowanie HSC8. Danio pręgowany stał się obecnie jednym z fundamentów paradygmatów badań nad hematopoezą, dzięki cechom genetycznym i molekularnym tego modelu zwierzęcego8. Badania z wykorzystaniem danio pręgowanego doprowadziły do nowych spostrzeżeń na temat biologii HSC, które są konserwatywne u wyższych kręgowców, takich jak ssaki, co podkreśla biomedyczną istotność badań nad krwią ryb8.
Historycznie wiedza na temat HSC utorowała drogę do badań mających na celu ustalenie, czy inne organy ciała są regenerowane przez dorosłe komórki macierzyste. Obecnie uznaje się istnienie licznych populacji dorosłych komórek macierzystych, rozmieszczonych w różnych strukturach – od mózgu, przez jelita, aż po skórę i mięśnie szkieletowe. Dalsze wysiłki w dziedzinie komórek macierzystych dążą do zidentyfikowania mechanizmów, dzięki którym dorosłe komórki macierzyste, a nawet inne zróżnicowane typy komórek, mogą wykazywać zwiększoną potencjalność w różnych warunkach.
W odniesieniu do nerek, wśród nefrologów toczy się ożywiona dyskusja na temat tego, czy istnieją macierzyste komórki nerek16. Niezależne badania udokumentowały populacje komórek nerkowych u ssaków, które wykazują różny stopień potencjału regeneracyjnego, jednak spójne zrozumienie tych doniesień nie zostało jeszcze osiągnięte. Co ciekawe, istnieją silne dowody wspierające tezę, że wiele gatunków ryb posiada komórki zdolne do skutecznego napędzania regeneracji uszkodzonych nefronów, a także do tworzenia całkowicie nowych nefronów w wieku dorosłym9. Niedawne prace zidentyfikowały molekularne cechy charakterystyczne dla dorosłych komórek macierzystych nerek u danio-ostrobramka10,11 oraz wykazały potencjał do samoodnawiania tych tak zwanych komórek macierzystych/progenitorowych nerek (RPCs)11. Konieczne są dalsze badania, aby ustalić, czy analogiczne komórki nerkowe występują u ssaków. Niemniej jednak, kontynuowanie poszukiwań w zakresie mechanizmów komórkowych i molekularnych regulujących RPCs u ryb może dostarczyć wiedzy na temat tego, jak stymulować zdolności regeneracyjne w nerkach ssaków. Jest oczywiste, że wiele kwestii dotyczących RPCs pozostaje niezrozumiałych, a liczne narzędzia dostępne obecnie dla badaczy danio-ostrobramka mogą zostać wykorzystane do rozwiązania tych intrygujących problemów.
W niniejszym protokole opisujemy metodę anatomicznej identyfikacji i preparowania nerki dorosłego danio przebrósławionego (zebrafish). Do preparowania nerki można zastosować alternatywne kroki, takie jak otwarcie jamy brzusznej za pomocą nacięcia brzusznego przy użyciu nożyc chirurgicznych; jednakże największą skuteczność w uzyskaniu dostępu do całej nerki odnotowaliśmy w przypadku rozpięcia ścian brzusznych szpilkami i usunięcia głowy. Obie metody preparowania mogą być stosowane przez badaczy krwi oraz nerek pragnących izolować i pracować z tymi typami komórek. Należy zauważyć, że opisana przez nas metoda izolacji i pracy z nerką dorosłego danio przebrósławionego nie jest ograniczona wyłącznie do naukowców zajmujących się biologią dorosłych komórek macierzystych, ponieważ preparowanie tego organu może ułatwić badania nad szerokim zakresem zagadnień, od fizjologii po procesy starzenia. Co więcej, metoda ta może być łączona z innymi technologiami, takimi jak transgeneza, w celu molekularnego znakowania, a następnie oczyszczania i badania poszczególnych subpopulacji komórek krwi lub nerek z osobników typu dzikiego lub mutantów genetycznych danio przebrósławionego11. W przyszłości tak szczegółowe procedury oczyszczania typów komórek macierzystych i progenitorowych będą kluczowe dla zdobycia wiedzy o regulacji ich zachowania, ponieważ testy funkcjonalne, takie jak transplantacja lub hodowla progenitorów, stanowią podstawę definiowania potencji i tożsamości tych komórek. Ostatnie postępy w metodach hodowli progenitorów hematopoetycznych otwierają wiele nowych kierunków badań i mogą zostać zaadaptowane do hodowli populacji nerkowych17. Genetyka chemiczna danio przebrósławionego odniosła sukces w identyfikacji szlaków modulujących HSC i progenitory nerkowe w różnych kontekstach18-20 i pozostanie użytecznym kierunkiem badań w połączeniu z wyżej wymienionymi technikami biologii komórki. Podsumowując, model danio przebrósławionego przyczynił się do wielu przełomowych odkryć w dziedzinie hematologii i nefrologii, a dalsze badania w tych obszarach obiecują dostarczenie kolejnych transformacyjnych spostrzeżeń w nadchodzących latach.