Bilaga 1 - Populärvetenskaplig sammanfattning

Bilaga 1 - Populärvetenskaplig sammanfattning
Den populärvetenskapliga sammanfattningen ska publiceras på Jordbruksverket webbplats. Språket ska därför vara lättförståeligt
även för de som inte arbetar med försöksdjur samtidigt.
Titel
l studier av nervsystemets tidiga utveckling under embryogenesen i zebrafisk.
Försökets varaktighet
lFrån beviljat datum och 5 år framåt, dvs förmodligen 2013-2018
Sökord (nyckelord, max 5)
lZebrafisk, nervsystemets utveckling
Försökets syfte (enligt 3 kap 1 § SJVFS 2012:26)- markera med kryss
Grundforskning
Vilka effekter sjukdomar, ohälsa eller annat awikande tillstånd har på människor, djur eller växter samt hur de ska
undvikas, förebyggas, diagnosticeras eller behandlas
Utvärdering , påvisande, reglering eller modifiering av fysiologiska tillstånd hos människor, djur eller växter
Forskning som syftar till förbättring av djurens välfärd
Utveckling, tillverkning eller testning av kvalitet, effekt och säkerhet av läkemedel, livsmedel, foder och andra ämnen
eller produkter
Artskydd
Skydd av den naturliga miljön för att bevara människors eller djurs hälsa eller välfärd
Rättsmedicinska undersökningar
Användning i högskoleutbildning eller i utbildning som syftar till att förvärva, upprätthålla eller utveckla
yrkesfärdigheter
Upprätthållande av kolonier av genetiskt förändrade djur som inte används i andra försök
x
l
2(12)
Diarienummer
Beskriv försökets mål (de vetenskapliga frågorna, eller de vetenskapliga, kliniska behoven som ska mötas).
Utvecklingen av det centrala nervsystemet (CNS) är en oerhört komplex process. Forskningen har visat att nervceller och
stödceller (glia) bildas genom att stamceller i det tidiga CNS delar sig asymmetriskt och "knoppar av" en stor mängd dotterceller,
.::!!-::::: =:!"fe:-s:;!:c:--:!; !!!! ~e~.'~e!!e:- !)~~ ~!!~.
~~~:~e! !:;t:--e~e~~t fe~~me!": §; =tt ~t=mce!!e~ '.'e~::!" ~~~~~= 3'.' ~!!~= ~~2~~ ~~!!~!" '-'!~
~lika tidpunkter. Detta sker på ett högst reproducerbart sätt, dvs det är alltid en viss nervcellstyp som föds först, en annan senare
~te . Man pratar om tidsmässiga skeenden i stamceller, s.k. temporala förlopp. Detta mycket spännande forskningsfält är dock i
~in linda, och man har en mycket dålig insikt i hur dessa förlopp styrs: t.ex. hur många celltyper kan en viss stamcell bilda över
iden, och vilka gener styr detta? För att få en inblick i detta är det essentiellt att kunna följa individuella stamceller inne i ett
utvecklande nervsystem. Man måsta sålunda kunna märka in/lysa upp en enda stamcell, och sen följa dess delningar och
~otterceller över tiden. Vi har tidigare använd bananflugan som modellsystem för att uppnå denna upplösning, och har på det
lviset lyckats bidra med ett flertal genombrott i förståelsen av temporala förlopp i CNS. Det är dock mycket stora skillnader i
stamcellsbiologin mellan bananflugor och ryggradsdjur. Vi ämnar därför använda den kunskap vi vunnit från bananflugan till att
studera temporala förlopp i hjärnan hos zebrafisk- en organism som ligger betydligt närmare oss evolutionärt sett.
=tt
~år forskning kommer att fokusera på en viss region av hjärnan, där man vet att tre olika celltyper bildas över tiden från en
specifik grupp av stamceller: först kommer s.k. motornervceller (de som till slut kontaktar och kontrollerar musklemas
~ammadragning), följt av serotoninceller (mycket viktiga modulatoriska celler) och slutligen gliaceller (hjärnans stödceller).
~enom att märka in enskilda stamceller från denna region kommer vi undersöka huruvida dessa tre celltyper alla tillverkas av
~amma stamcellstyp, eller om det istället handlar om tre olika stamcellestyper, aktiva vid olika tidpunkter, som var och en
~noppar av bara en celltyp. Vi kommer i dessa studier även få svar på hur stamcellens delningsmönster ser ut, hur många celler
~v varje typ som görs, samt om enskilda stamceller följer samma program va~e gång de utvecklas eller styrs av stokastiska
processer. Dessa frågor, som är av ytterst central betydelse för vår förståelse av hur hjärnan bildas, har länge stått obesvarade.
Parallellt med att vi undersöker hur dessa stamceller bildar sina olika celltyper tänker vi även undersöka de genetiska
~tyrmekanismer som ligger till grund för deras beteende. studier från bananflugan har visat att temporala förlopp i
hjärnstamceller styrs av en kaskad av reglergener som är aktiva vid olika tidpunkter under utvecklingen. Genom ett samarbete
med prof. Johan Ericson vid Karolinska institutet har vi tillgång till en lista som talar om vilka gener som i möss är aktiva i dessa
stamceller vid de tidpunkterna då de gör motornervceller respektive serotoninceller. Med hjälp av denna lista har vi indentifierat
~tt antal reglergener som utifrån sin aktivitetsprofil möjligen är med och bestämmer när en viss nervcellstyp ska sluta att bildas
pch nästa påbörjas. Genom att successivt inaktivera dessa kandidatgener och analysera hur bildandet av de olika celltyperna
påverkas hoppas vi kunna identifiera nya gener som är med och styr temporala förlopp i ryggradsdjur.
Vilka nyttor förväntas komma ur försöket (vilka vetenskapliga framsteg kommer att nås, hur kan människor eller djur dra
nytta av försöket)?
En ökad kunskap om hur stamceller i hjärnan beter sig under embryonalutvecklingen är av central betydelse inte bara för vår
allmänna förståelse av hjärnans funktion utan även för våra möjligheter att i framtiden kunna förebygga och bota sjukdomar och
skador som drabbar CNS. Det är t.ex. redan känt att ett flertal sjukdomar i hjärnan orsakas av felaktigheter i bildningen av vissa
nervcellstyper under embryonal utvecklingen. Ett stort hopp står dessutom till det framtida användandet av cellbaserade terapier
där sjuka eller skadade nervceller ersätts med nya friska celler. Dessa metoder kan aldrig bli säkra eller effektiva utan ökad
kunskap om de genetiska program som styr hur dessa celler bildas naturligt under fosterstadiet Utöver dessa generella nyttor
så är de specifika celltyper som undersöks i dessa studier av stort kliniskt intresse. En ökad förståelse för hur motornervceller,
serotoninceller samt gliaceller bildas kommer att leda till ökade möjligheter att förebygga och behandla sjukdomar såsom ALS,
depression, plötslig spädbarnsdöd, samt multipel skleros (MS).
Vilka arter ska användas och antalet individer?
lZebrafisk, Danio rerio.
Vilka är de förväntade negativa effekterna på djuren och vilken är den förväntade svårhetsgraden?
Ringa svårighetsgrad. Vi förväntar oss inga negativa effekter på de vuxna djuren. Endast ringa negativa effekter på tidiga
embryon, och då före den tidpunkt då de själv söker föda .
3R-aspekter
1. Ersätta (Replace)
Förklara varför djur måste användas och varför djurfria alternativ inte kan användas.
Utvecklingen av CNS är en oerhört komplex process, som utspelar sig i en intrikat tredimensionell miljö där alla celler är mer
eller mindre beroende av ett specifikt cellulärt samspel för att utvecklas korrekt. Därför är det oftast absolut nödvändigt att
studier av nervsystemets utveckling görs in vivo, i fixerade eller levande embryon. l vissa sammanhang kan man få viss inblick i
stamcellers beteende genom in vitro-studie r, men ett stort problem med denna metodik är att så snart en stamcell tas ur dess
naturliga miljö så ändrar den till viss eller stor del sin identitet och sitt beteende, varpå resultaten förlorar sin giltighet.
Förklara hur ni har försäkrat er om att använda så få djur som möjligt.
l
3(12)
Diarienummer
l denna undersökning kommer vi enbart att utföra försök på embryon medan vuxna fiskar hålls för avel. Tack vare att zebrafiskar
lägger många ägg kan en betydligt mindre grupp vuxna djur hållas gående för experimenten än vad som vore fallet vid försök på
andra ryggradsdjur, som t.ex. mus. Vidare kommer stammar endast att tas hem vid den tidpunkt de behövs för de planerade
experimenten och kommer att avslutas så snart samtliga experiment de är avsedda för är avslutade, för att säkerställa att så få
fiskar som möjligt används. Inga fler embryon än vad som är nödvändigt för att nå adekvat statistisk styrka kommer att
användas.
3. Förfina (Refine)
Förklara valet av art och varför den valda djurmodellen är den mest förfinade. Beskriv de insatser som görs för att minimera djurens eventuella
lidande.
Vi har tidigare utfört, och utför kontinu erligt, studier på nervsystemets utveckling i evertebrater (bananfluga). Även om detta
system är ett utmärkt pionjärsystem där kunskap kan vinnas som vägleder försök i andra organismer så är skillnaden i biologin
mellan bananfluga och ryggradsdjur många gånger för stor för att de erhållna resultaten ska vara brett tillämpbara på
människan. Såvitt vi kan bedöma det är zebrafisk det ryggradsdjur som erbjuder den bästa kompromissen mellan förmåga att
känna lidande och möjligheten att erhålla resultat som har bäring på människans biologi.
Zebrafisk erbjuder dessutom ett antal fördelar som gör dem bättre lämpade för dessa studier än "högre" ryggradsdjur. Ett
centralt metodologiskt krav för att kunna studera hur en hjärnstamcell ändrar sitt beteende med tiden är nämligen att i försök
efter försök kunna komma tillbaka till samma stamcelL Detta är rent tekniskt mycket svårt att åstadkomma i däggdjur eftersom
dessa embryon utvecklas inne i mamman. Zebrafiskar, däremot, utvecklas utanför mamman, vilket gör det enkelt att applicera
olika cellinmärkningsmetoder såsom celltransplantation och injektion av självlysande markörer. Äggets genomskinlighet gör det
dessutom möjligt att följa utvecklingen av cellinjer under mikroskop under långa tidsperioder, vilket är omöjligt i högre
ryggradsdjur.
Alla försök i denna studie utförs på embryon innan de är tre dagar gamla. På grund av försökens utformning, och embryonas
låga ålder, förväntar vi oss inget, eller ett mycket ringa, lidande för dessa djur. De vuxna djuren som hålls för att producera
dessa embryon är antingen av vildtyp eller är stammar som bär på gener för självlysande proteiner vilka är helt ofarliga för
djuren. Dock föreligger det alltid en risk för minskad hälsa på grund av de genetiska varianter de är bärare av, samt på grund av
normalt förekommande sjukdomar och skador. Därför tillämpas regelbunden tillsyn av djuren och sådana fiskar som uppvisar
tecken på sjukdom eller lidande avlivas snarast efter nedsövning.
Följande ska fyllas i av nämnden
Försökets svårhetsgrad
O Ringa svårhet
O Måttlig svårhet
O Avsevärd svårhet
O Terminal
O Terminal/organ
Utvärdering i efterhand
Försöket ska utvärderas i efterhand
O Ja
O Nej
Om ja, ange i vilka delar och ur vilken aspekt.
Tillägg eller ändringar som p åverkar den populärvetenskapliga sammanfattningen
Observera att nämnden här endast ska notera ändringar eller tillägg som behövs för att den populärvetenskapliga
sammanfattningen ska bli korrekt.
l
Diarienummer
4(12)