Vedoucí:
RNDr. Ondřej Machoň, Ph.D.
E-mail:
ondrej.machon@iem.cas.cz
Tel.: +420 241 062 744,
+420 608 375 868
E-mail:
ondrej.machon@iem.cas.cz
Tel.: +420 241 062 744,
+420 608 375 868
Oddělení Vývojové Biologie se zabývá genetickou regulací zárodečného vývoje. Využíváme technologie tkáňově specifických knock-outs v myších k objasnění funkce některých signalizačních drah a vybraných transkripčních faktorů, které řídí zárodečný vývoj kraniofaciální, neurální nebo ušní . Studie v myších modelech jsou doplněny experimenty v embryích ryb Danio rerio. V těchto experimentálních organismech se snažíme objasnit genetickou podstatu některých lidských vývojových vad.
Mgr. Helena Fulková, Ph.D.
E-mail: helena.fulkova@iem.cas.cz
Tel.: +420 241 062 115
RNDr. Mária Hovořáková, Ph.D.
RNDr. Ondřej Machoň, Ph.D.
Prof. Abigail Saffron Tucker
Mgr. Oldřich Zahradníček, Ph.D.
RNDr. Helena Fulková, Ph.D.
RNDr. Zbyněk Kozmik
Mgr. Zuzana Pavlíková
Mgr. Klára Steklíková
Mgr. Jaroslav Fábik
Bc. Linda Dalecká
Bc. Veronika Brežinová
Mgr. Petra Herlová
RNDr. Simona Vojtěchová
Mgr. Katarina Kováčová
1. Tcf7L2 je nezbytný pro vznik neuronů při vývoji šedé kůry mozkové u myší
V zárodečné ventrikulární vrstvě šedé kůry mozkové u mysích embryí jsme nalezli silnou expresi transkripčních faktorů Tcf7L1 a Tcf7L2 zprostředkujích kanonickou signalizaci Wnt. Při analýze kondicionálních knock-out embryí jsme zjistili, že Tcf7L2 je hlavním mediátorem Wnt dráhy, která je nutná pro udržení buněčné identity nervových progenitorů. Po vyřazení Tcf7L2 je Wnt signalizace snížena, struktura neuroepitelu porušena a chybí mezibuněčné spoje. To vede ke snížené proliferaci radiálních gliových buněk a progenitorů a celkově k menšímu objemu mozku.
Publikace: Chodelkova, O., Masek, J. Korinek, V., Kozmik, Z., Machon, O. Tcf7L2 is essential for neorogenesis in the developing mouse neocortex. Neural Dev. 2018 May 11;13(1):8. doi: 10.1186/s13064-018-0107-8.
2. Signály z mozku a čichového epitelu kontrolují morfogenezi chrupavky nasálního váčku u savců.
Ukázali jsme, že chrupavka nazálního váčku je tvarovaná signály generovanými neurálními strukturami: mozkem a čichovým epitelem. SHH signalizace z mozku indukuje nazální septum a posteriorní části nazálního váčku, zatímco horní část je kontrolována signály čichového epitelu. Experimenty na mutantních kmenech myší potvrdily, že regulační oblasti kontrolující produkci SHH v nervovém systému přispívají k morfogenezi obličejové chrupavky, což může představovat obecný mechanizmus odpovědný za adaptivní evoluci obličeje a čenichu u živočichů.
Publikace: Kaucka M, Petersen J, Tesarova M, Szarowska B, Kastriti ME, Xie M, Kicheva A, Annusver K, Kasper M, Symmons O, Pan L, Spitz F, Kaiser J, Hovorakova M, Zikmund T, Sunadome K, Matise MP, Wang H, Marklund U, Abdo H, Ernfors P, Maire P, Wurmser M, Chagin AS, Fried K, Adameyko I. Signals from the brain and olfactory epithelium control shaping of the mammalian nasal capsule cartilage. Elife. 2018 Jun 13;7. pii: e34465. doi: 10.7554/eLife.34465.
V naší studii jsme prokázali, že rané procesy ve vyvíjející se přední části mandibuly jsou společné pro zubní základy funkčních řezáků a nezubní tkáň – vestibulární epitel, dávající vznik oblasti předsíně ústní (obr. 1). Vzhledem k tomu, že tyto buňky dávají vznik zubům, mohou si zachovat svůj potenciál tvořit zubní tkáň a za patologických podmínek dát i v nezubní oblasti zevně od dentice vznik patologiím, například periferním odontomům, jejichž součástí je zubní tkáň či přímo drobné zoubky.
Vývoj předsíně ústní za přispění buněk z časného signálního centra myšího řezáku. Disociovaný epitel (A) a histologický řez (B) ukazují buněčnou populaci (modře) z raného signálního centra dentálního epitelu (DE) myšího řezáku lokalizované nejen v základu funkčního řezáku (FI), ale i ve vestibulárním epitelu (VE), který dává vznik předsíni ústní – vestibulum oris (VO), jejíž vývoj je znázorněn schematicky (C).
Publikace:
Hovorakova M, Lochovska K, Zahradnicek O, Domonkosova Tibenska K, Dornhoferova M, Horakova-Smrckova L, Bodorikova S. One Odontogenic Cell-Population Contributes to the Development of the Mouse Incisors and of the Oral Vestibule.PLoS One. 2016 Sep 9;11(9):e0162523. IF: 3,057
U normálních myší splývají signální centra rudimentárního premolárového primordia a základu prvního moláru, a společně vytvářejí jedno typické signální centrum (primární sklovinný uzel) regulující vývoj první stoličky. S poklesem genové aktivity Sprouty2 a Sprouty4 genu jsme pozorovali, že zmíněná signální centra nesplývají, a následně se vytvoří nadpočetný zub ze samostatně se vyvíjejícího premolárového primordia. Naše závěry významně přispěly k objasnění vzniku a formace nadpočetného zubu.
Vývoj nadpočetného zubu u myšího embrya.
Publikace:
Lochovska K, Peterkova R, Pavlikova Z, Hovorakova M. Sprouty gene dosage influences temporal-spatial dynamics of primary enamel knot formation. BMC Dev Biol. 2015 Apr 22;15:21. doi: 10.1186/s12861-015-0070-0
Publikovali jsme 2 obsáhlé články shrnující výsledky našeho dvacetiletého výzkumu vývoje dentice u myši a u člověka. Výsledky vyvracejí všeobecně uznávaný koncept morfogeneze dentice, a nabízejí nové interpretace výsledků studií o interakcích mezi zubním epitelem a mesenchymem, a o molekulární regulaci zubního vývoje na myším modelu (např. úloha signálních molekul a růstových faktorů). Tyto znalosti jsou důležité pro vývoj budoucích metod vytváření biologických zubních náhrad, kdy bude v čelisti uchycen zubní implantát vzniklý na základě řízené diferenciace z živých buněk.
Sumarizace výsledků o vývoji dentice a předsíně ústní u člověka a schématické porovnání s vyvíjejícími se zuby u ryb. (A) Podle učebnic embryologie se objevují v místě vyvíjejích se čelistních oblouků lidského embrya dvě paralelně probíhající podkovovité epitelové lišty: DL – zubmní lišta (dává vznik mléčné dentici) and VL – vestibularní neboli labio-gingivální lišta (základ předsíně ústní). (B) Sumarizace našich výsledků získaných metodou 3D rekonstrukcí však ukázala, že žádná souvislá vestibulární lišta neexistuje. Namísto ní nacházíme soubor epitelových návalků a pruhů, které se krátkodobě vyskytují zevně od zubního epitelu. Červeně – zubní epitel; žlutě nebo modře – vestibulární epitel. c, m1, m2 – mléčný špičák, první a druhá mléčná stolička. AC – akcesorní epitelová struktura pohárkovitého tvaru. (D) Schéma vyvíjejících se zubů u ryb. Kroužky – starší zuby, černé tečky – mladší zuby. Nové zuby se tvoří na zadním konci zubní řady. (E) 3D rekonstrukce zubního a vestibulárního epitelu v horní čelisti člověka 8. týden prenatálního vývoje (pohled ze strany mesenchymu). Bílé hvězdičky označují místa, kde opakovaně splývá zubní epitel s jednotlivými pruhy vestibulárního epitelu. c, m1 – mléčný špičák a první mléčná stolička.
Korelace mezi signálními centry Shh a vyvíjejícími se zuby v dolní čelisti normálních myší. Vsuvka: Shh hybridizace celé dolní čelisti myši na dni 12,5 embryonálního vývoje. Obdélníky – funkční zuby; kruhové a oválné tvary – Shh expresní domény označující signální centra vyvíjejících se zubů. Klasická interpretace: Podle literárních dat se Shh exprese vyskytuje do 14. embryonálního dne ve dvou signálních centrech: přední odpovídá primordiu řezáku (I), zadní prvnímu moláru (M1). Nová interpretace na základě shrnutí našich dosavadních výsledků: Shh exprese se objevuje ve více doménách podél předo-zadní osy dolní čelisti. Dříve se objevující domény náleží rudimentárním zubním primordiím v oblasti řezáku (pt - zelená) i tvářových zubů (MS – modrá; R2 – červená). Později se objevují primordia funkčních zubů a jejich signální centra: řezák (I – žlutá), první molár (M1 – žlutá). Signální centra MS, R2 a M1 se objevují postupně směrem dozadu. Funkční M1 u dospělců vzniká s přispěním R2 rudimentu (červený obdélník), a není vyloučeno i malé přispění rudimentu MS (modrý obdélník).
Spolupráce: Lesot Hervé, Ústav národního zdraví a lékařského výzkumu, UMR 1109, Tým osteoartikulární a zubní regenerativní medicíny, Strasbourg, Francie
Publikace:
Model vývoje zubu u myši patří k nejčastěji užívaným systémům při studiu regulačních mechanismů organogene- ze a v poslední době je využíván především při vývoji metod zubního inženýrství a regenerace. Základním předpo- kladem pro získání spolehlivých závěrů vývojových studií na myším modelu odontogeneze je správná interpretace morfologických a molekulárních dat.
Prokázali jsme, že první vyvíjející se struktura a s ní související exprese Shh v horní řezákové oblasti u myši nenáleží funkč- nímu řezáku, jak se dosud předpokládalo, ale rudimentům zubů potlačených během evoluce (Hovořáková et al., 2013).
A. Dvě generace Shh expresních domén (zelená a žlutá), jejichž postupné objevení je dokumentováno na hybridizované horní čelisti B.–D. a odpovídajících 3D rekonstrukcích zubního a přilehlého ústního epitelu s vizualizovanou Shh expresí (červeně), E.–G. Dvě generace domén odpovídají dvěma ge- neracím zubních primordií: První generace (zelená šipka) se objevuje vepředu a odpovídá rudimentárnímu primordiu. Druhá generace (žlutá šipka) se objevuje vzadu a odpovídá signálnímu centru primordia funkčního řezáku.
Studie o vývoji horních řezáků u myši završila naši systematickou revizi klasických dat o myším modelu vývoje zubů, která byla aktualizována ve shrnujícím článku (Peterková et al, v tisku). Prokázali jsme, že do 13. dne se u embryí myši nevyskytují primordia funkčních zubů, jak se doposud předpokládalo, ale pouze rudimentární primordia zubů potlače- ných během evoluce. Až poté vznikají základy funkčních zubů. Vyvíjející se myší dentice obsahuje orgánová primordia, která se zdárně vyvíjejí nebo zanikají. Studium jejího vývoje tedy umožňuje determinovat regulační faktory, které se účastní stimulace růstu struktur a které růst brzdí. Takové informace budou využitelné na poli regenerativní medicíny.
Publikace:
Hovorakova M, Smrckova L, Lesot H, Lochovska K, Peterka M, Peterkova R. Sequential Shh expression in the development of the mouse upper functional incisor. J Exp Zool B Mol Dev Evol. 320B: 455–464, 2013. IF 2,123
Organogenesis. 2019;15(4):111-119. doi: 10.1080/15476278.2019.1656995.
Sadier A, Twarogowska M, Steklikova K, Hayden L, Lambert A, Schneider P, Laudet V, Hovorakova M, Calvez V, Pantalacci S. Modeling Edar expression reveals the hidden dynamics of tooth signaling center patterning. PLoS Biol. 2019 Feb 7;17(2):e3000064. doi: 10.1371/journal.pbio.3000064.
Kaucka M, Petersen J, Tesarova M, Szarowska B, Kastriti ME, Xie M, Kicheva A, Annusver K, Kasper M, Symmons O, Pan L, Spitz F, Kaiser J, Hovorakova M, Zikmund T, Sunadome K, Matise MP, Wang H, Marklund U, Abdo H, Ernfors P, Maire P, Wurmser M, Chagin AS, Fried K, Adameyko I. Signals from the brain and olfactory epithelium control shaping of the mammalian nasal capsule cartilage. Elife. 2018 Jun 13;7. pii: e34465. doi: 10.7554/eLife.34465.
Fulka, H., Langerova, A. Nucleoli in embryos: a central structural platform for embryonic chromatin remodeling? Review. Chromosome Res 2018, https://doi.org/10.1007/s10577-018-9590-3
Peterka, M., Likovsky, Z., Panczak, A., Peterkova, M. Long-term significant seasonal differences in the numbers of new-borns with an orofacial cleft in the Czech Republic - a retrospective study. BMC Pregnancy Childbirth 2018, 28;18(1):348. doi: 10.1186/s12884-018-1981-0
Zidek, R., Machon, O., Kozmik, Z. Wnt/beta-catenin signalling is necessary for gut differentiation in marine annelid, Platynereis dumerilii. EvoDevo 2018, 9: 14.
Kaucka, M., Petersen, J., Tesarova, M., Szarowska, B., Kastriti, M.E., Xie, M., Kicheva, A., Annusver, K., Kasper, M., Symmons, O., Pan, L., Spitz, F., Kaiser, J., Hovorakova, M., Zikmund, T., Sunadome, K., Matise, M.P., Wang, H., Marklund, U., Abdo, H., Ernfors, P., Maire, P., Wurmser, M., Chagin, A.S., Fried, K., Adameyko, I. Signals from the brain and olfactory epithelium control shaping of the mammalian nasal capsule cartilage. Elife 2018 Jun 13;7. pii: e34465. doi: 10.7554/eLife.34465.
Hovořáková, M. , Lesot, H., Peterka, M., Peterková, R. Early development of the human dentition revisited. Review. J. Anat. 2018 May 10. doi: 10.1111/joa.12825.
Chodelková, O., Mašek, J., Kořínek, V., Kozmik, Z., Machoň, O. Tcf7L2 is essential for neurogenesis in the developing mouse neocortex. Neural Dev. 2018 May 11;13(1):8. doi: 10.1186/s13064-018-0107-8.
Pantalacci, S., Guéguen. L., Petit. C., Lambert. A., Peterková, R., Sémon. M. (2017) Transcriptomic signatures shaped by cell proportions shed light on comparative developmental biology. Genome Biol. 18(1): 29. doi: 10.1186/s13059-017-1157-7.
Fons Romero, J.M., Star. H., Lav, R., Watkins, S., Harrison, M., Hovořáková, M., Headon. D., Tucker. A.S. (2017) The Impact of the Eda Pathway on Tooth Root Development. J Dent Res. 96(11):1290-1297. doi: 10.1177/0022034517725692.
Dosedělová, H., Štěpánková, K., Zikmund, T., Lesot, H., Kaiser, J., Novotný,K., Štembírek, J., Knotek, Z., Zahradníček, O., Buchtová, M.: (2016) Age-related changes in the tooth-bone interface area of acrodont dentition in the chameleon. J. Anat., 229(3): 356-368.
Hovořáková, M., Lochovská, K., Zahradníček, O. , Domonkosová, T. K., Dornhoferová, M., Hořáková-Smrčková, L., Bodoriková, S.: (2016) One Odontogenic Cell-Population Contributes to the Development of the Mouse Incisors and of the Oral Vestibule. PLoS One, 11(9): e0162523.
Liška, F., Peterková, R., Peterka, M., Landa, V., Zídek, V., Mlejnek, P., Šilhavý, J., Šimáková, M., Křen, V., Starker, C.G., Voytas, D.F., Izsvák, Z., Pravenec, M.: (2016) Targeting of the Plzf Gene in the Rat by Transcription Activator-Like Effector Nuclease Results in Caudal Regression Syndrome in Spontaneously Hypertensive Rats. PLoS One, 11(10): e0164206.
Mašek, J., Machoň, O., Kořínek, V., Taketo M. M., Kozmik, Z. (2016) Tcf7L1 protects the anterior neural fold from adopting the neural crest fate. Development 143, 2206-2216
Blackburn, J., Kawasaki, K., Porntaveetus, T., Kawasaki, M., Otsuka-Tanaka, Y., Miake, Y., Ota, Masato., Watanebe, M., Hishinuma, M., Nomoto, T., Oommen, S., Ghafoor, S., Harada, F., Nozawa-Inoue, K., Maeda, T., Peterková, R., Lesot, H., Inoue, J., Akiyama, T., Schmidt-Ulrich, R., Liu, B., Hu, Y., Page, A., Ramírez, Á., Sharpe, P., Ohazama, A.: (2015) Excess NF-kB induces ectopic odontogenesis in embryonic incisor epithelium. J. Dent. Res. 94(1): 121-128.
Khannoon, E. R., Zahradníček, O.: (2015) Postovipositional development of the sand snake Psammophis sibilans (Serpentes:Lamprophiidae) in1 comparison with other snake species. Acta Zoologica (Stockholm) IN PRESS
Lochovská, K. , Peterková, R., Pavliková, Z., Hovoraková, M.: (2015) Sprouty gene dosage influences temporal-spatial dynamics of primary enamel knot formation. BMC Dev Biol. 15: 21.
Machoň, O. , Mašek, J., Machoňová, O., Krauss, S., Kozmik, Z. (2016) Meis2 is essential for cranial and cardiac neural crest cell development. BMC Dev Biol. DOI 10.1186/s12861-015-0093-6
Rusková, H., Bejdová, S., Peterka, M., Krajíček, V., Velemínská, J.: (2015) 3-D shape analysis of palatal surface in patients with unilateral complete cleft lip and palate. J Craniomaxillofac Surg.42(5):e140-147.
Lesot, H., Hovořáková, M., Peterka, M., Peterková, R.: (2014) Three-dimensional analysis of molar development in the mouse from the cap to bell stage. Aust. Dent. J. 59 (Suppl.1): 81-100.
Peterková, R., Hovořáková, M., Peterka, M., Lesot, H.: (2014) Three-dimensional analysis of the early development of the dentition. Aust. Dent. J. 59 (Suppl.1): 55-80.
Rusková, H., Bejdová, S., Peterka, M., Krajíček, V., Velemínská, J.: (2014) 3-D shape analysis of palatal surface in patients with unilateral complete cleft lip and palate. J. Craniomaxillofac Surg. 42(5): e140-147.
Zahradnicek, O., Buchtova, M., Doesedelova, H., Tucker, A.S. (2014). The development of complex tooth shape in reptiles. Frontiers in Craniofacial Biology 5, 1-7.
Buchtová, M., Zahradníček, O., Balková, S., Tucker, A. S.: (2013) Odontogenesis in the Veiled Chameleon (Chamaeleo calyptratus). Arch. Oral Biol. 58(2): 118-133.
Hovořáková, M., Smrčková, L., Lesot, H., Lochovská, K., Peterka, M., Peterková, R.: (2013) Sequential Shh expression in the development of the mouse upper functional incisor. J. Exp. Zool. Part B. 320(7): 455-464.
Khonsari, R. H., Seppala, M., Pradel, A., Dutel, H., Clément, G., Lebedev, O., Ghafoor, S., Rothová, M., Tucker, A., Maisey, J. G., Fan, C. M., Ohazama, A., Tafforeau, P., Franco, B., Helms, J., Haycraft, C. J., David, A., Janvier, P., Cobourne, M. T., Sharpe, P.T.: (2013) The buccohypophyseal canal is an ancestral vertebrate trait maintained by modulation in sonic hedgehog signaling. BMC Biol.11:70.
Klein, O. D., Oberoi, S., Huysseune, A., Hovořáková, M., Peterka, M., Peterková, R.: (2013) Developmental disorders of the dentition: An update. Am. J. Med. Genet. C. 163(4): 318-332.
Lagronová-Churavá, S., Špoutil, F., Vojtěchová, S., Lesot, H., Peterka, M., Klein, O. D., Peterková, R.: (2013) The Dynamics of Supernumerary Tooth Development Are Differentially Regulated by Sprouty Genes. J. Exp. Zool. Part B. 320(5): 307-320.
Nakatomi, M., Hovořáková, M., Gritli-Linde, A., Blair, H., MacArthur, K., Peterková, R., Lesot, H., Ruiz-Perez, V. L., Goodship, J., Peters, H.: (2013) Evc regulates a symmetric response to Shh signaling in molar development. J. Dent. Res. 92(3): 222-228.
GA CR, 18-00514S, Studium úlohy transkripčních faktorů rodiny Meis během vývoje buněk neurální lišty, 2018-2020
GA CR, 18-04859S, Určení buněčného osudu v zubní plakodě: výzkum signálních faktorů, které determinují předurčení osudu buněk v časné ústní dutině, 2018-2020
1. Lékařská fakulta UK a VFN, Praha
Fakultní nemocnice Ostrava
Fyziologický ústav AV ČR, Praha
King's College, London, UK
Laboratoire de Biologie et Modelisation de la Cellule, Lyon, France
Medical University of Vienna, Austria
Prírodovedecká fakulta Univerzity Komenského, Bratislava, SR
Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.
Ústav živočišné fyziologie a genetiky, AV ČR, Brno
© Copyright 2018. All Rights Reserved. Stránky vytvořila agentura WebMotion.