Sidra Medicine Uses Fish to Diagnose Diseases in Humans

QNA

Doha: Researchers at Sidra Medicine, a Qatar Foundation medical and research center, are working with zebrafish to understand human disease, particularly in children. One such fish is the zebrafish. Small and unassuming, the zebrafish shares 70 percent of its genes with humans making it an ideal organism to help further our understanding of human genetics and diseases.

This is exactly what the Zebrafish Functional Genomics Facility at Qatar Foundation’s Sidra Medicine is currently working on. Using these small organisms, researchers are able to make connections between genetic variations and the diseases they cause.

When patients approach Sidra Medicine with unusual clinical presentation that leads to inconclusive diagnoses, they are referred for genetic testing. Although specific tests are conducted in the different clinics depending on the nature of their symptoms and suspected conditions; unsolved cases get referral for genetic testing.

The results of the genetic testing help identify some novel variants that have not been reported before. Knowing that a novel variant exists is not enough information to determine that it is the cause of a patient’s symptoms; so this data is provided to the zebrafish facility for research. The facility uses it to recreate a mini fish model of the patients’ genetic variation to study its relation to the disease.

The facility currently conducts research primarily on rare pediatric conditions of congenital abnormalities, neurological disorders and cardiovascular diseases.

“When we find genetic mutation or variation, we cannot approach a patient’s family and tell them that this is the cause of their child’s disease, as we cannot be sure. Being able to recreate it in the zebrafish model, give us a better understanding of whether or not this really is the case. This allows for families to have a better understanding of what is happening, as well as for clinicians to decide which treatments or methods of management would be most effective,” said Dr. Sahar Da’as, Laboratory Manager at the Sidra Zebrafish Facility.

What makes zebrafish ideal for research like this apart from easy accessibility and their small size is that a large percentage of their genes also simulate human disease.

A specific case that stands out to Dr. Da’as is one where a child arrived at Sidra Medicine with a rare, complex neurological disorder that only has 50 reported cases worldwide. Upon detailing family history, doctors at Sidra Medicine found that the child’s mother had been complaining of reduced fetal movement while she was pregnant. This complaint had not been identified in any of the other cases. This allowed researchers to recreate the genetic variant found in the child in zebrafish model and look for this unique symptom.

Sure enough, they found that when replicated in zebrafish, the variant caused brain abnormality, reduced motor skills and muscle movement at very early stages of development. While in this case, unfortunately, this did not offer much in the way of conclusive therapies, it did help clinicians understand the cause in order to advise the parents on how to manage future pregnancies and seek help early.

Sidra Medicine also uses zebrafish for research in pediatric diabetes, cancer, and cardiac disease. According to Dr. Da’as, the fish lend themselves well to research for a number of conditions. “Our goal at the moment is to understand the genetic mutations that present most commonly among the pediatric population. While we aim to conduct research on conditions and mutations that present in pregnant women and babies in-utero, we hope to also work on infertility issues in the future,” she said. 

قنا

الدوحة: يعكف باحثون في سدرة للطب على إجراء فحوص من خلال استخدام أسماك الزرد للكشف عن الروابط بين الاختلافات الجينية والأمراض الناجمة عنها وذلك من منطلق التشابه الكبير بين جينات العديد من الأسماك مع جينات البشر.

وتعد أسماك الزرد وهي من الأسماك الصغيرة والبسيطة، كائنا نموذجيا لإجراء الاختبارات والأبحاث التي تعزز الفهم للجينات البشرية وبالتالي فهم الأمراض، حيث تمتلك جينات مشابهة لجينات الإنسان بنسبة 70 في المئة.

ويسعى قسم الجينوم الوظيفي لأسماك الزرد حاليا في سدرة للطب، عضو مؤسسة قطر، لمعرفة الروابط بين الاختلافات الجينية والأمراض الناجمة عنها حيث إن أي مريض يعاني من أعراض غير شائعة تحول دون تشخيصه سريريا بشكل قاطع يتم تحويله إلى قسم الفحوص الجينية وهذا يعني أن الفحوصات الجينية تكون الخيار في الحالات التي لم يتمكن الطب من تشخيصها رغم إجراء فحوص دقيقة وفقا للأعراض الظاهرة والأمراض المحتملة.

وتساعد نتائج الاختبارات الجينية في تحديد بعض الاختلافات الجينية التي لم تسجل من قبل، كما أن الكشف عن وجود اختلاف جيني جديد لا يعد دليلا كافيا على كونه سببا في الأعراض التي يعاني منها المريض، ولذلك يتم إرسال هذه البيانات إلى قسم الجينوم الوظيفي لأسماك الزرد لإجراء البحوث اللازمة من خلال استخدام هذه البيانات لبناء نموذج من السمك يحاكي الاختلافات الجينية عند المريض ثم دراستها لمعرفة علاقتها بالمرض.

ويجري القسم بشكل أساسي الأبحاث حول حالات الأطفال النادرة كالتشوهات الخلقية والاضطرابات العصبية وأمراض القلب والأوعية الدموية.

وقالت الدكتورة سحر دعاس مديرة المختبر في قسم الجينوم الوظيفي لأسماك الزرد في سدرة للطب، إن الاطباء عندما يجدون اختلافا جينيا أو طفرة جينية، لا يستطيعون إبلاغ عائلة المريض أن هذا هو سبب مرض طفلهم، حيث لا يمكنهم الجزم بهذا ولذلك فإن إعادة إنشاء هذا الاختلاف الجيني في نموذج سمك الزرد تبين مدى صحة افتراض سبب المرض من عدمه، مما يساعد العائلة على فهم ما يحدث لطفلهم بشكل أفضل، ويساعد الأطباء كذلك على تحديد العلاج المناسب وطرق التعايش الفعالة مع المرض.

وأوضحت أن أكثر ما يجعل أسماك الزرد مثالية لإجراء مثل هذه البحوث، عدا عن صغر حجمها وسهولة الحصول عليها، هو أن نسبة كبيرة من تركيبتها الجينية تحاكي الأمراض البشرية.

وأضافت أن أبرز الحالات التي استقبلها سدرة للطب هي حالة اضطراب عصبي صعبة ونادرة جدا ولم يسجل منها سوى 50 حالة حول العالم وانه بعد مراجعة التاريخ الطبي للعائلة، وجد الأطباء في سدرة للطب أن والدة الطفل كانت تشكو من قلة حركة الجنين أثناء الحمل، ولم يتم تحديد هذه الشكوى في أي من الحالات الأخرى، مما دعا الباحثين لإعادة إنشاء الاختلافات الجينية لدى الطفل في نموذج الزرد للبحث عن هذا العرض الفريد.

وبعد إنشاء نموذج الزرد، وجد الباحثون أن الاختلافات الجينية تسبب خللا في الدماغ بالفعل، وتقلل المهارات الحركية ووظيفة العضلات في مراحل مبكرة جدا من النمو، وعلى الرغم من أن هذه الحالة لم تقدم الكثير في سبيل حسم العلاج، إلا أنها ساعدت الأطباء على فهم الأسباب وراء المرض وتقديم المشورة المناسبة للوالدين حول كيفية التعامل مع الحمل في المستقبل وطلب المساعدة في وقت مبكر.

ويستخدم سدرة للطب أيضا سمك الزرد في إجراء بحوث حول السكري والسرطان وأمراض القلب عند الأطفال حيث أكدت الدكتورة سحر دعاس أن هذه الأسماك مناسبة لإجراء بحوث حول أمراض عديدة، مشيرة الى ان الهدف هو الكشف عن الطفرات الجينية الأكثر شيوعا بين الأطفال وفهم أسبابها.

كما لفتت إلى أنه في الوقت الذي يتم فيه إجراء بحوث حول الأمراض والطفرات التي تظهر عند النساء الحوامل والأجنة في الأرحام، يتطلع سدرة للطب إلى دراسة مشاكل العقم في المستقبل.