Fluorescenční křepelky odhalují nečekaný klíč k prevenci závažných vrozených vad u lidí

Vážné vrozené vady, jako je rozštěp páteře (spina bifida) nebo anencefalie, představují pro lidstvo značnou výzvu. Tyto stavy, při nichž se neurální trubice – základ budoucí páteře a mozku – správně neuzavře, mohou vést ke ztrátě těhotenství nebo celoživotnímu postižení.

Vážné vrozené vady, jako je rozštěp páteře (spina bifida) nebo anencefalie, představují pro lidstvo značnou výzvu. Tyto stavy, při nichž se neurální trubice – základ budoucí páteře a mozku – správně neuzavře, mohou vést ke ztrátě těhotenství nebo celoživotnímu postižení. Studium těchto komplexních vad je obtížné, jelikož jsou výsledkem kombinace mnoha genetických mutací a environmentálních faktorů.

Výzkumníci se proto zaměřili na křepelčí embrya, jejichž vývoj páteře je překvapivě podobný lidskému. Zatímco většina druhů má dvě sekce vývoje páteře, lidé a ptáci, jako jsou křepelky, mají tři. Klíčovou výhodou křepelek je, že se vyvíjejí ve vajíčku, což umožňuje detailní pozorování raného vývoje v přirozeném prostředí, na rozdíl od savců, kde je sledování uvnitř dělohy s dostupnými technologiemi nemožné. Křepelky navíc rostou rychleji než například kuřata, což urychluje výzkumný proces.

V roce 2024 se podařilo vytvořit geneticky modifikovanou fluorescenční křepelku. Díky fluorescenční značce, která se připojí k pozorovaným buňkám, mohou vědci pod konfokálním fluorescenčním mikroskopem sledovat pohyb a signalizaci jednotlivých buněk během prvních 72 hodin vývoje neurální trubice. I když je embryo v této fázi menší než zrnko rýže, je možné v reálném čase zaznamenávat, jak se buňky pohybují a komunikují v jakési „buněčné superdálnici“.

Nová studie přinesla zásadní objev týkající se genu PRICKLE1. Vědci zjistili, že tento gen hraje klíčovou roli při formování rané neurální trubice koordinací pohybu buněk. Překvapivě se však ukázalo, že PRICKLE1 neovlivňuje signalizaci „levá versus pravá“, jak se dříve předpokládalo, ale koordinuje směr „nahoru versus dolů“. Když je tato signalizace narušena, buňky se ztratí a embryo vyvine vady neurální trubice. Tato nově objevená role genu PRICKLE1 se zdá být bez záložních mechanismů, což ji činí kritickou pro správný vývoj.

Tento objev je klíčový pro budoucí výzkum a může vést k vývoji nových genetických screeningových metod a terapeutických postupů, které by mohly pomoci stovkám tisíc těhotenství postižených vadami neurální trubice po celém světě. Veškeré tyto poznatky pocházejí z malého fluorescenčního křepelčího embrya, které je staré méně než 72 hodin.