i

Aktuální číslo:

2025/7

Téma měsíce:

Umění

Obálka čísla

Proč embryonální vývoj selhává?

 |  31. 3. 2025
 |  Vesmír 104, 253, 2025/4

Jedním z klíčových aspektů buněčného dělení je rovnoměrná distribuce genetického materiálu mezi dceřiné buňky. Porušení tohoto pravidla může vést k tzv. aneuploidii – buňky mají chromozomy navíc, nebo jim naopak některé chybí. Aneuploidie vede dříve či později ke ztrátě buněk a u mnohobuněčných organismů ji může doprovázet i nádorový zvrat.

Zárodečné buňky savců, zejména oocyty, ale také časná embrya, vykazují velmi vysokou četnost aneuploidií, protože poruchy dělení chromozomů jsou v těchto fázích vývoje hojné. U savců jde o nejčastější příčinu selhání vývoje. Odhaduje se, že až třetina lidských zárodků zastaví svůj vývoj předčasně právě v důsledku aneuploidie.

V našem výzkumu se zabýváme příčinami těchto poruch. Zaměřujeme se na dynamiku výstavby dělicího vřeténka, struktury klíčové pro dělení chromozomů, která se svojí stavbou u oocytů a časných embryí zásadně liší od dělicího vřeténka v somatických buňkách. Studujeme také zpětnovazebné kontrolní mechanismy, které se vyvinuly v průběhu evoluce pro kontrolu událostí buněčného cyklu. Jedná se zejména o takzvaný kontrolní bod sestavení dělicího vřeténka, který monitoruje výstavbu této struktury a napojení všech chromozomů na mikrotubuly produkované dělicím vřeténkem. V průběhu mitózy může buňka přejít ze stadia metafáze do anafáz pouze tehdy, pokud je dělicí vřeténko vystavěno správně: kinetochory všech chromozomů jsou napojeny na dělicí vřeténko a sesterské chromatidy směřují k jeho opačným pólům.

Podařilo se nám zjistit, že u savčích oocytů a také blastomer časného embrya, má tento kontrolní bod pozměněnou funkci a není schopen zastavit dělení v případě chybného napojení chromozomů tak, jak to dokáže v somatických buňkách. To může v důsledku vést k chybnému rozdělení chromozomů a ke vzniku aneuploidie. Je tedy pravděpodobné, že odlišná funkce kontrolního bodu sestavení dělicího vřeténka se v průběhu časného vývoje významně podílí na selhání vývoje embrya.

Reprodukční schopnosti organismů včetně člověka může negativně ovlivňovat řada vnějších i vnitřních faktorů. U mužů se jedná především o koncentraci spermií a jejich kvalitu – pohyblivost, morfologické defekty, integritu membrán hlavičky i bičíku a v neposlední řadě stav jejich genetického materiálu. Z vnějších faktorů má na kvalitu semene vliv mimo jiné znečištění životního prostředí včetně vysokých koncentrací chemických polutantů a polétavého prachu v ovzduší. Ukazuje se, a potvrdil to i náš výzkum v rámci projektu HAIE (Zdravé stárnutí v průmyslovém prostředí) zaměřeného na zdravotní dopady znečištění ovzduší, že kvalita spermií může kolísat i se sezonními změnami úrovně znečištění. Například v industriálním regionu Ostravska se po zimním období s vysokou koncentrací polutantů, především benzo(a)pyrenu, významně zvýšilo procento spermií s narušenou integritou chromatinu a s poškozením mitochondriální DNA.

Naše práce ale zasahuje i do jiných oblastí, než je reprodukce. Zabýváme se i evolučními změnami chromozomů u savců a sledujeme mezidruhovou příbuznost a fylogenetický vývoj jednotlivých taxonů. Takto jsme v minulosti zmapovali chromozomální přestavby, ke kterým došlo v průběhu evoluce například u druhů čeledi turovití (Bovidae), koňovití (Equidae) nebo jelenovití (Cervidae). Nově odhalené evoluční chromozomální přestavby u jelenovitých významně podporují výsledky dalších genetických analýz a morfologických pozorování a umožňují prosazení zásadních změn v systematickém rozdělení jihoamerických jelenů. Definování tří nových rodů, vyčlenění druhu Mazama rufa z heterogenního komplexu Mazama americana a další navrhované změny v taxonomii této skupiny jelenovitých významně mění i pohled na nutnost ochrany těchto vzácných savců, kteří čelí výzvám v podobě nelegálního lovu, fragmentace biotopů a změn klimatu vedoucích ke ztrátě jejich přirozeného prostředí.

Oddělení genetiky a reprodukčních biotechnologií

Oddělení se zabývá studiem struktury a funkce genomu hospodářských zvířat, studiem fyziologie a patologie pohlavních funkcí živočichů ve vztahu k poruchám plodnosti. Oddělení se věnuje také studiu biologie gamet a raných embryí hospodářských zvířat a vývoji nových reprodukčních biotechnologií.

Vedoucí oddělení: doc. MVDr. Martin Anger, CSc., tel.: +420 533 331 411, e-mail: martin.anger@vri.cz

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Veterinární medicína, Genetika

O autorech

Martin Anger

Miluše Vozdová

Doporučujeme

Věstonická superstar

Věstonická superstar video

Soška tělnaté ženy z ústředního tábořiště lovců mamutů u dnešních Dolních Věstonic pod Pálavou je jistě nejznámějším archeologickým nálezem...
K čemu je umění?

K čemu je umění? uzamčeno

Petr Tureček  |  7. 7. 2025
Výstižná teorie lidské evoluce by měla nabídnout vysvětlení, proč trávíme tolik času zdánlivě zbytečnými činnostmi. Proč, jako například lvi,...
Paradoxní příběh paradoxu obezity

Paradoxní příběh paradoxu obezity uzamčeno

Petr Sucharda  |  7. 7. 2025
Obezita představuje jednu z nejzávažnějších civilizačních chorob, jejíž důsledky zasahují do téměř všech oblastí lidského zdraví. Její definice...