Ide o zásadný objav v pochopení riadenia správneho delenia buniek pri vzniku embrya, ktorý môže znamenať veľký pokrok v liečbe neplodnosti.
3D ilustrácia embrya v ranej fáze vývoja. Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphoto.com
Vedcom z Ústavu živočíšnej fyziológie a genetiky Akadémie vied Českej republiky (AV ČR) sa podaril zásadný objav v pochopení procesu vývoja zdravého embrya z oplodneného vajíčka. Zistili, že pre úspešný vývoj myšieho zárodku je v štádiu dvojbunkového embrya zásadné predĺženie jednej prípravnej fázy bunkového cyklu. Opísali tiež proteín, ktorý reguláciu dĺžky bunkového cyklu riadi. V prípade, že vo vajíčku tento CHK1 proteín chýba, nedôjde k úspešnému vývoju do štádia blastocysty a embryo zanikne. Výsledky môžu prispieť k obrovskému pokroku v liečbe neplodnosti.
Pozrite si
Zásadná G2 fáza
Počas embryonálneho vývoja nastáva podstatný moment: dve rozdielne bunky – vajíčko a spermia – sa premenia na bunky, z ktorých môže vzniknúť budúci organizmus. Podmienkou je, že sa zmenia na blastoméry, čo sú transkripčne aktívne a totipotentné bunky, v ktorých sa opäť naštartuje transkripcia, teda prepis novej RNA z DNA matky aj otca.
Tento náročný proces je spojený s prispôsobením bunkového cyklu vrátane predĺženia alebo skrátenia medzier medzi jednotlivými deleniami. „Tieto procesy prebiehajú pri dvojbunkových myšacích embryách v tzv. G2 fáze, ktorá je v ich prípade predĺžená až na 16 hodín. Dokázali sme, že práve predĺženie danej fázy, ktorá nastáva po zdvojení genetickej informácie pred ďalším delením, je celkom zásadné pre ochranu celistvosti DNA v embryách – jej skrátenie má fatálne následky vedúce k zániku embrya,“ opisuje výsledky práce vedúci vedeckého tímu Dávid Drutovič z Ústavu živočíšnej fyziológie a genetiky AV ČR.
Kľúčový CHK1 proteín
Najmä v prípade cicavcov nebolo dosiaľ známe, čo reguluje zmeny dĺžky bunkového cyklu a ako táto regulácia chráni DNA bunky pred poškodením. „Zistili sme, že extrémne dlhú G2 fázu dvojbunkových embryí reguluje proteín CHK1, známy ako checkpoint kináza 1. Hrá tak zásadnú úlohu v načasovaní toho, kedy bunky prejdú do ďalšej fázy delenia. Embryá, ktoré mali CHK1 proteín odstránený, mali G2 fázu výrazne skrátenú a začali sa ďalej meniť oveľa skôr. Práve urýchlené delenie malo zásadný význam pre kvalitu DNA. Rýchlejšie sa deliace embryá mali totiž v drvivej väčšine poškodenú DNA alebo pri nich došlo k poruchám v rozdelení množstva DNA do dcérskych buniek, čo viedlo k zhoršenému vývoju a zániku embrya,“ vysvetľuje Dávid Drutovič.
Zásadný objav
Tento celkom zásadný objav v pochopení riadenia správneho delenia buniek pri vzniku nového embrya je významným krokom vpred vo vedeckom poznaní v oblasti embryonálneho vývoja a bunkovej regulácie. Môže tak otvoriť nové cesty k liečbe reprodukčných porúch a vývojových chorôb. „Naše výsledky môžu mať podstatný význam pre pochopenie príčin neplodnosti u ľudí. Veríme, že ich v budúcnosti pretavíme aj do praxe v centrách pre asistovanú reprodukciu,“ dodáva Dávid Drutovič.
Pozrite si
Unikátna technológia SPIM mikroskopie
Vedcom uvedený významný objav umožnila kombinácia pokročilej mikroskopickej technológie, nazývanej SPIM (Single Plane Illumination Microscopy), a genetického modelovania myší. SPIM je metóda mikroskopie, vďaka ktorej možno pozorovať vzorky s vysokým rozlíšením a zároveň minimalizovať ich poškodenie spôsobené expozíciou svetla.
Odborníci technológiu upravili špeciálne na pozorovanie vývoja vajíčok a embryí cicavcov, čo im umožnilo dosiahnuť násobne vyššiu presnosť a predĺženie času pozorovania v porovnaní s klasickými konfokálnymi mikroskopmi.
„Vďaka tejto unikátnej technológii, ktorú máme na našom pracovisku k dispozícii, sme mohli odhaliť predĺženú G2 fázu dvojbunkových embryí. Zároveň sme využili špeciálne upravený kmeň myší, ktorý mal odstránený proteín CHK1, vďaka čomu sme odhalili, že tento proteín je kľúčový pre načasovanie delenia v bunke, a mohli sme študovať následky skrátenia G2 prípravnej fázy na kvalitu DNA v embryách,“ opisuje Dávid Drutovič unikátne vybavenie.
Zdroj: TS AV ČR
(zh)
