El pez cebra (Danio rerio ) son pequeños peces de agua dulce que se utilizan como organismos modelo para la investigación biomédica. Las muchas fortalezas de estos peces incluyen su alto grado de conservación genética con humanos y su mantenimiento simple y económico. Además, la expresión génica se puede manipular fácilmente en embriones de pez cebra y su transparencia permite la observación de los procesos de desarrollo.

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Danio rerio , o pez cebra, son pequeños peces que están teniendo un gran impacto en la investigación biomédica. El pez cebra pone cientos de huevos que se desarrollan externamente, lo que permite a los científicos realizar manipulaciones genéticas y monitorear fenotipos tempranos en un organismo complejo. Dado que comparten gran parte de su genoma con los humanos, la investigación del pez cebra nos está ayudando en nuestro camino hacia la comprensión y el tratamiento de enfermedades humanas. 

El pez cebra es un pez óseo de la clase Actinopterygii, caracterizado por la presencia de rayas óseas en sus aletas. Más precisamente, el pez cebra pertenece a la familia de vertebrados más grande: Cyprinidae, que contiene más de 2400 especies.

Danio rerio se encuentran entre los miembros más pequeños de esta familia, con adultos que miden entre 30 y 40 milímetros, o alrededor de 1,5 pulgadas, de largo. El pez cebra recibe su nombre porque se parecen a las cebras. No, no del todo así. El nombre deriva de las rayas que recorren la longitud de sus cuerpos en forma de torpedo.

El pez cebra es originario de la región del Himalaya, donde se encuentra en cuerpos de agua dulce de movimiento lento. Sin embargo, no necesita viajar muy lejos para encontrarlos, ya que los Danios son peces resistentes que son básicos en los acuarios domésticos.

El ciclo de vida del pez cebra avanza a través de 4 etapas principales de desarrollo: embrión, larva, juvenil y adulto. El ciclo comienza cuando una pareja de apareamiento libera óvulos y espermatozoides. Después de la fertilización, las etapas iniciales de desarrollo progresan rápidamente, con embriones que se convierten en larvas 3 días después de la fertilización o dpf. A partir de este punto, la progresión hacia un adulto sexualmente maduro requiere de dos a tres meses adicionales.

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El pez cebra es extremadamente fértil. Las hembras maduras pueden poner cientos de huevos semanalmente.

El desarrollo externo de embriones de pez cebra es extremadamente conveniente, debido a la facilidad con la que se puede manipular la expresión génica mediante técnicas de microinyección. Además, dado que los embriones son transparentes, se pueden observar procesos de desarrollo tempranos dentro del organismo vivo.

Es importante destacar que el pez cebra también posee un alto grado de conservación genética con los vertebrados superiores, incluidos los humanos. El genoma del pez cebra contiene 25 cromosomas y 1500 millones de pares de bases, que es aproximadamente la mitad del tamaño del genoma humano. Sin embargo, aproximadamente el 70% de todos los genes humanos y el 80% de todos los genes relacionados con enfermedades humanas conocidas tienen al menos una contraparte de pez cebra.

En la década de 1970, George Streisinger fue pionero en el establecimiento del modelo de pez cebra. En ese momento, varios grupos estaban investigando la base genética del desarrollo en moscas y gusanos. Como aficionado a los peces, Streisinger reconoció el potencial del pez cebra como modelo vertebrado de desarrollo. Streisinger desarrolló técnicas para fabricar embriones “ginogenéticos”, cuyo material genético deriva íntegramente de la madre, reduciendo así el tiempo de generación necesario para obtener mutantes homocigóticos.

No fue hasta 1995 que Charles Kimmel y sus colegas contribuyeron con una caracterización completa del desarrollo normal del pez cebra en el campo.

Un año después, Christiane Nusslein-Volhard, Mark Fishman y Wolfgang Driever publicaron los resultados de la primera caracterización genética de vertebrados a gran escala, que se llevó a cabo en Boston, Massachusetts y Tubingen, Alemania. Siguiendo el modelo del trabajo de Nusslein-Volhard en Drosophila, esta caracterización dle pez cebra fue diseñada para identificar los genes necesarios para el desarrollo embrionario. Los resultados incluyeron un catálogo de más de 2000 peces cebra mutantes. Desde entonces, el análisis de estos mutantes nos ha enseñado mucho sobre nuestra propia biología.

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En 2005, Keith Cheng y sus colegas clonaron slc24a5: el gen responsable de la pigmentación anormal en el pez cebra dorado mutante. El fenotipo dorado inspiró el descubrimiento de Cheng de que este gen en particular es necesario en las células de la piel humana y de peces para la síntesis del pigmento melanina, y que las modificaciones en la proteína están estrechamente vinculadas a las variaciones naturales en el color de la piel humana.

En 2011, los investigadores del laboratorio de Leonard Zon utilizaron embriones de pez cebra para identificar una nueva terapia para el melanoma. En una caracterización química, descubrieron una clase de medicamentos, incluida la leflunomida, que desaceleró el crecimiento de las células que contribuyen al melanoma. 

El pez cebra es muy útil para modelar enfermedades humanas hereditarias. Los estados de enfermedad se pueden reproducir fácilmente mediante microinyección de embriones tempranos para alterar la expresión de proteínas. Esto también se puede lograr mediante mutantes genéticos, como este modelo de distrofia muscular de Duchenne, que exhibe una respuesta anormal al tacto.

Dado que su sistema inmunológico innato se desarrolla durante los primeros días posteriores a la fertilización, los embriones de pez cebra también son útiles para la investigación de enfermedades infecciosas. En este estudio, se inyectaron bacterias en el torrente sanguíneo y la respuesta del huésped se visualizó en tiempo real utilizando líneas transgénicas con macrófagos fluorescentes.

Gracias a su transparencia, los embriones de pez cebra también son aptos para una técnica de neurociencia de vanguardia llamada optogenética. Estos investigadores diseñaron un embrión que expresa una proteína en neuronas aisladas, lo que les permite activar ópticamente la célula y determinar su función específica en un circuito neuronal.

Fuente: JOVE

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