Vývojová biologie popisuje proces vývinu organismu od okamžiku oplodnění po stádium životaschopného jedince. U savců však tento proces probíhá skrytě uvnitř dělohy. Výzkumníci se proto již od roku 1930 snaží vyvinout způsob, jak napodobit prostředí dělohy tak, aby bylo možné například myší embryo během vývoje pozorovat. Většina současných technologií ale není schopná udržet embryo při životě déle než tři dny. Vědecký tým z Izraele přišel s vylepšenou technologií, která umožňuje pozorovat až šestidenní vývoj myšího embrya, a publikoval své poznatky v prestižním časopise Nature.

Samičí vajíčko a samčí spermie splynou v procesu oplození. Oplozené vajíčko putuje vejcovodem a začne se dělit, vzniká tak mnohobuněčný útvar morula, posléze blastocysta. V tomto stádiu doputuje do dělohy, kde se uhnízdí v její stěně, endometriu, jež dává vzniknout placentě. Následuje proces gastrulace, tím začíná vývoj embrya, při němž se zakládají tkáně, orgány a končetiny. Embryo se stává plodem, jehož děložní vývoj končí v okamžiku porodu. Vývoj člověka od oplození vajíčka po porod trvá přibližně 40 týdnů, myš jej zvládne za necelých 20 dní.

Izraelským výzkumníkům z Weizmann Institute of Science se podařilo pomocí inovativní technologie vytvořit podmínky, které umožňují mimoděložní vývoj myšího embrya mezi přibližně pátým a jedenáctým dnem od oplození. Jsou tak schopni zárodek pozorovat od okamžiku uhnízdení blastocysty do více než poloviny celého vývoje, kdy už má embryo založené všechny důležité orgány nebo zadní končetiny.

Proces začíná vyjmutím blastocyst z těla oplozené myši předtím, než se uhnízdí v děloze. Vědci zárodky umístí do misek se speciálním médiem, kde mezi pátým a sedmým dnem vývoje proběhne důležitý proces gastrulace. Následně embrya přenesou do rotujících nádob, kde se vyvíjí další čtyři dny až do stádia zformování orgánů a končetin.

Zařízení s rotujícími nádobami naplněnými médiem umožňuje navození velmi specifických pomínek, v nichž jsou myší embrya schopna se vyvinout do pokročilého stádia. Zdroj: Science

V čem je tato inovace přínosná, popisuje Magdalena Zernicka-Goetz, vývojová bioložka z California Institute of Technology. „Tato technologie přináší nové možnosti, které činí embrya přístupnější pro pozorování mnoha aspektů jejich vývoje,“ říká Zernicka-Goetz. Izraelští výzkumníci tak přispívají do vývojové biologie nástrojem, který pomůže detailněji popsat, jak se ze shluku několika buněk stane plod se založenými orgány. Pěstování mimo dělohu nabízí možnost embrya nejen pozorovat, ale také jejich vývoj ovlivnit různými látkami nebo biologickými nástroji. Vědci tak byli schopni například některé buňky označit a následně pozorovat, v jaké části embrya nebo v jakém konkrétním orgánu skončí.

Autor studie Jacob Hanna uvádí, že dalším krokem v jejich výzkumu bude napodobit i úplný začátek vývoje, tedy samotné oplození vajíčka. „Kdybychom to dali vše dohromady, mohli bychom pozorovat embrya od prvopočátku až do jedenáctého dne vývoje,“ sděluje Hanna. Další odborník na vývojovou biologii, Alexander Meissner z Max Planck Institute for Molecular Genetics, k tomu dodává, že delší embryonální vývoj už pravděpodobně nebude možné simulovat. „Existuje nějaký limit, jak moc se může embryo vyvinout bez krevního zásobení a přísunu živin. Není tedy jasné, zda bychom se mohli takto dostat až do stádia samotného porodu,“ pochybuje Meissner.

Původní studie: Aguilera-Castrejon, A., et al. (2021). "Ex utero mouse embryogenesis from pre-gastrulation to late organogenesis." Nature.
Zdroj: Science
Úvodní fotografie: balouriarajesh, Pixabay