Vědci vystopovali tlačítko „Play/Pause“ ve vývoji lidského embrya

Embrya některých savců mohou stopnout vývoj ve fázi blastocysty a projít fází opožděné nidace (embryonal diapause). Evropský tým odhalil ovládací prvek tohoto mechanismu, signální dráhu mTOR. Vše nasvědčuje tomu, že i lidské buňky mají tuto funkci signální dráhy mTOR k dispozici, byť ji obvykle nepoužívají. Využijeme toho?

Stopnutý lidský blastoid. Kredit: Heidar Heidari Khoei/IMBA.

U některých druhů savců je zárodečný vývoj speciálně načasovaný, aby se vylepšily šance matek i zárodků. Typicky jde o dočasné zpomalení či prakticky stopnutí vývoje, takzvanou opožděnou nidaci (embryonal diapause). Jde o to, že se embryo zabrzdí ve fázi blastocysty, předtím, než se zahnízdí v děloze, aby se mládě narodilo do příznivého období.

Embryo může být stopnuté jako blastocysta týdny nebo i měsíce. V té době se blastocysta volně vznáší v děloze a doba březosti se prodlužuje. Už víme, že je možné takové stopnutí embryonálního vývoje vyvolat experimentálně. Vědci se ale dlouho přeli, jestli to lze udělat i u lidského embrya. Odpověď nedávno nabídl tým evropských vědců.

Aydan Bulut-Karslioğlu. Kredit: Max-Planck-Institut für molekulare Genetik.

Aydan Bulut-Karslioğlu z německého Max-Planck-Institut für molekulare Genetik v Berlíně a její spolupracovníci odhalili molekulární mechanismus, který ovládá opožděnou nidaci. Zároveň jsou přesvědčeni, že tento by mechanismus měl fungovat i v lidských buňkách. Badatelé experimentovali na lidských kmenových buňkách a blastocystových modelech blastoidech, aby neměli eticky špatné spaní.

Lidská blastocysta. Kredit: Zachary Wilson / CK-12 Foundation, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Nejprve zjistili, že signální dráha mTOR, což je významný regulační mechanismus v mnoha dílčích procesech, hraje rovněž roli hlavního regulátoru růstu a vývoje u myších embryí. Pak se ukázalo, že lidské kmenové a blastoidy reagují velmi podobným způsobem. „Stopnuté“ blastocysty mají výrazně zpomalené buněčné dělení, celkově pomalejší vývoj a sníženou schopnost zahnízdit se v děloze.

Zároveň se ukazuje, že tímto způsobem lze embryo stopnout jenom během krátkého období v rané fázi vývoje, tedy ve fázi blastocysty. Podstatné je, že stisknutí „pauzy“ signální dráhou mTOR je vratné. Můžete opět stisknout „play“ a embryonální vývoj pokračuje, jako by se nechumelilo.

Vědci se domnívají, že by mohlo jít o pozůstatek mechanismu, který někdy dávno během evoluce vedoucí k našemu druhu vyšuměl. To ale neznamená, že ho není možné vyvolat z evolučního zásvětí. Stejně jako dnešní ptáci normálně nemají zuby, ale v jejich genomu stále existuje návod na jejich výrobu, lidská embrya se nezastavují ve fázi blastocysty, ale vypadá to, že to bude možné s trochou snahy obnovit.

Teď, když jsme odhalili ovládací mechanismus pro rychlost raného zárodečného vývoje, můžeme se do něj nabourat. Není tajemstvím, že rychlejší vývoj embrya zvyšuje šance na úspěch oplodnění ve zkumavce (IVF). A naopak, stopnutí vývoje embrya může poskytnout čas pro důkladnou analýzu zárodku, případně jeho přípravu pro umělé oplodnění. Vše nasvědčuje tomu, že reprodukční biologové dostanou novou hračku.

Video: Three questions to Aydan Bulut-Karslioglu