Adobe Systems
Experimentální embryologie
Bi1130
Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
Marie Šulcová
Jarní semestr 2023

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
2
Dnešní osnova
3. MODELOVÉ ORGANIZMY VE VÝVOJOVÉ BIOLOGII - OBRATLOVCI
̶ Danio rerio,
̶ Ambystoma mexicanum,
̶ Xenopus laevis,
̶ Reptilia,
̶ Galus gallus,
̶ Mus musculus,
̶Sus scrofa

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
3
Legislativa platná pro zásady práce s obratlovci
Dodržování:
̶Neoficiálně: pravidlo 4R (reduction, refinement, replacement, responsibility)
̶Oficiálně: v ČR pro chov, práci a navrhování pokusů s obratlovci nutné dodržovat legislativu a
absolvovat odborný kurz:
Osvědčení o odborné způsobilosti k navrhování pokusů a projektů pokusů podle § 15d odst. 3 zákona
č.246/1992 Sb., na ochranu zvířat proti týrání
̶Obsahem kurzu jsou informace o :
-ustanovení zákona a právní předpisy ČR  o chovu a péči zvířat a jejich používání pro vědecké účely
-ustanovení předpisů EU proti týrání zvířat
-etické otázky týkající se vztahu člověka a pokusných zvířat a pro a proti používání zvířat pro
vědecké účely
-základní biologie (anatomie, fyziologie, chov a genetika) a etologie pokusných zvířat
-péče, hygiena a výživa pokusných zvířat, druhově specifické metody zacházení s pokusnými zvířaty
-zásady humánního zacházení včetně metod snižujících bolest a usmrcování pokusných zvířat,
pochopení druhově specifických strachů, bolestí a utrpení pokusných zvířat
-návrh pokusů a projektů pokusů včetně vedení, evidence, statistiky a archivace údajů souvisejících
s chovem a použitím pokusných zvířat
-specifika pokusů na hospodářských a volně žijících zvířatech

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
4
Legislativa platná pro zásady práce s obratlovci
A jak je to s embryi?
Pokusným zvířetem se rozumí:
1.Živý obratlovec, včetně samostatně se živících larválních forem a plodů savců od poslední třetiny
jejich běžného vývoje
2.(Též) živý hlavonožec
ü Za pokusné zvíře se považuje také zvíře, které je v ranějším stadiu vývoje, než je stadium
uvedené výše, pokud má být zvířeti umožněné žít nad rámec tohoto stadia vývoje a v důsledku
prováděných pokusů je pravděpodobné, že po dosažení tohoto stadia vývoje je postihne bolest,
utrpení, strach nebo trvalé poškození
Welfare pokusných zvířat
§Snaha o zvýšení kvality péče o zvířata v zajetí sociálním obohacením (možnost kontaktu s jedinci
téhož druhu či s člověkem), obohacením náplně zvířat (možnost kontroly nad prostředím, či podněty
podporujícími fyzickou aktivitu), obohacením prostředí (přidáním příslušenství), smyslovým
obohacením (čichovými, taktilními či chuťovými podněty) či nutričním obohacením (nový druh krmiva,
či jiný způsob podávání krmiva) tak, aby pokusné zvíře mohlo vyjádřit druhově typické chování
§Obohacené welfare → spokojené zvíře → zkvalitnění výzkumných dat a poznatků

Zdroj k Welfare pokusných zvířat:
https://www.vfu.cz/files/2390_65_vystup.pdf

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
5
Obsah obrázku stůl Popis byl vytvořen automaticky

Refinement – zjemnění = dobrá obživa, adekvátní zacházení školenými pracovníky, prostor pro život,
pokusy v anestézii
Reduction – zmenšení = počtu zvířat, délky pokusu, pokus se nesmí na stejném zvířeti znovu opakovat
Replacement – nahrazení = pokus se provádí na zvířeti jen tehdy, nemáme-li k dispozici žádnou
alternativu, jinak dáme přednost alternativě (tkáňové či buněčné kultuře atd.)
Responsibility – dodržovat zákony, schválené protokoly a etický kodex

Adobe Systems
zápatí prezentace
6
Obsah obrázku text, skříňka Popis byl vytvořen automaticky

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
7
Dánio pruhované (Danio rerio)
Zebřička, Zebrafish

Dánio pruhované je nejčastějším zástupcem ryb coby modelových organizmů, který se pro výzkum
využívá již od roku 1960.

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
8
Úvod
̶Třída: paprskoploutví (Actinopterygii)
̶Nadřád: kostnatí (Teleostei); řád: máloostí (Cypriniformes)
Čeleď: kaprovití (Cyprinidae)
̶Původ: jižní Asie
̶Délka těla až 5 cm, podél 5 charakteristických pruhů pigmentových buněk
̶Pohlavní dimorfismus: samice plnější bříško, samci štíhlejší

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
9
Stovky vajíček vyvíjejících se mimo tělo samice
Mnoho fyziologických a anatomických odlišností v porovnání s ostatními savčími modely vůči člověku
Rychlý a snadno pozorovatelný vývoj (díky transparentnímu embryu)
K dispozici velké množství různých mutantů; plně sekvenovaný genom
Duplikace genomu
Snadná aplikace chemikálií do chovných nádrží
Dlouhá přítomnost chorionu (až 48 hpf) může ovlivnit působení aplikovaných chemikálií
Snadný chov
Zaškrtnutí Zavřít
Výhody              vs.            Nevýhody
zebřičky jako experimentálního modelu

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
10
Výhody              vs.            Nevýhody

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
11
Způsob chovu a manipulace
̶Chov v komerčně dostupných chovných systémech zajišťující stálou cirkulaci a filtraci vody
̶Světelný režim 14:10 (světlo:tma)
̶Ideální teplota v chovných tancích: 26-28,5°C
̶pH vody: 6,8-7,5
̶Krmení: suchá i živá potrava,
    ad libitum
̶Pravidelné čištění chovných
  nádob a filtrů
̶

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
12
Životní cyklus
̶Fertilizace mimo tělo samice při tření (brzo ráno „za úsvitu“), samice při něm vypouští jikry (ve
stovkách), samec mlíčí
̶
̶Z oplozených jiker se líhne po 72 hodinách plůdek (larva), ten po pěti dnech začíná přijímat
potravu
̶Po dvou týdnech vývoje lze zařadit tank do systému s cirkulující vodou
̶Pohlavní zralost po cca 3 měsících života

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
13
Životní cyklus

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
14
Životní cyklus

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
15
Vývojová biologie I
̶Studium funkce genů (knock-out, knock-in genu Pou3f3) a jejich role při formování specifických
tkání (skřelí)
Barske et al., 2020

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32958671/
Fig. legend:
Pou3f3 is required for formation of the opercular skeleton in zebrafish. (A) Micro-computed
tomography of an adult zebrafish skull, with the opercle (Op) and subopercle (Sop) bones
pseudocolored pink. (B and C) Reduction or loss (*) of Op and Sop bones exposes the gills (black
arrow) in adult pou3f3b mutants. In C, dissected jaw skeletons were stained with Alcian blue
(cartilage) and Alizarin red (bone), and the ceratohyal and branchiostegal ray series were removed
for clarity. (D) In larval mutants, the Op and supporting hyomandibula cartilage (Hm) are
progressively reduced (*) with decreasing Pou3f3 dosage. (E) Loss of the Op bone in double mutants
is preceded by loss of RUNX2:mCherry^+ preosteoblasts in this domain (*) but not the branchiostegal
ray (Br) bone domain at 3 dpf. (F) Double mutants show a reduction of sox9a expression in the Hm
precartilage condensation but not the neighboring symplectic (Sy) or ceratohyal (Ch) domains. (G)
Opercular outgrowth initiates but is not sustained in pou3f3a; pou3f3b mutants.
Control pou3f3a^+/−; pou3f3b^Gal4ff/+ and mutant pou3f3a^−/−; pou3f3b^Gal4ff/− larvae
carrying UAS:nlsGFP and sox10:DsRed (cartilage) transgenes were repeatedly imaged between 49 and
120 hpf. Compaction of mesenchyme around the forming opercle bone (outlined in Upper Right) was not
evident in mutants. (H) Quantification of total dorsal hyoid arch area in individually tracked
control and pou3f3a^−/−; pou3f3b^Gal4ff/− siblings (repeated-measures ANOVA: genotype P = 0.0069;
time: P < 0.0001; genotype × time: P < 0.0001). (I) A trend toward moderately lower rates of
proliferation in double mutants at 72 hpf becomes significant at 96 hpf (unpaired t test).
Horizontal lines denote the mean. (J) Representative BrdU-labeled control and mutant samples, with
the quantified opercular region outlined. (K) PEM markers shha, bmp7b, and fgf24 are expressed at
normal levels in pou3f3a; pou3f3b double mutants at 48 hpf (white arrows). sox10:GFPCAAX labels
arch mesenchyme. (L) Unilateral transplantation of fli1a:EGFP donor neural crest cells into
a pou3f3a^+/−; pou3f3b^−/− host rescued Op formation. Images in G, J, and L are maximum-intensity
projections; single optical sections are presented in K. (Scale bars: C, 500 μm; D and L, 50
μm; E–G, J, and K, 20 μm.)

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
16
Vývojová biologie II
̶Single-cell analýzy odhalující osud buněk neurální lišty a jednotlivé buněčné typy, které se z
nich diferencují
Fabian et al., 2022

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35013168/
Abstract:
The cranial neural crest generates a huge diversity of derivatives, including the bulk of
connective and skeletal tissues of the vertebrate head. How neural crest cells acquire such
extraordinary lineage potential remains unresolved. By integrating single-cell transcriptome and
chromatin accessibility profiles of cranial neural crest-derived cells across the zebrafish
lifetime, we observe progressive and region-specific establishment of enhancer accessibility for
distinct fates. Neural crest-derived cells rapidly diversify into specialized progenitors,
including multipotent skeletal progenitors, stromal cells with a regenerative signature,
fibroblasts with a unique metabolic signature linked to skeletal integrity, and gill-specific
progenitors generating cell types for respiration. By retrogradely mapping the emergence of
lineage-specific chromatin accessibility, we identify a wealth of candidate lineage-priming
factors, including a Gata3 regulatory circuit for respiratory cell fates. Rather than multilineage
potential being established during cranial neural crest specification, our findings support
progressive and region-specific chromatin remodeling underlying acquisition of diverse potential.

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
17
Vývojová biologie III
̶Studium regeneračního potenciálu rozličných struktur (ploutví, srdce, mozku, retiny, ale třeba i
interopekulárního mandibulárního kloubu) a popis doprovodných procesů
Smeeton et al., 2022

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35127702/
Abstract:
The poor intrinsic repair capacity of mammalian joint cartilage likely contributes to the high
incidence of arthritis worldwide. Adult zebrafish can regenerate many structures that show limited
or no healing capacity in mammals, including the jawbone. To test whether zebrafish can also
regenerate damaged joints, we developed a surgical injury model in which the zebrafish jaw joint is
destabilized via transection of the major jaw joint ligament, the interopercular–mandibular (IOM).
Unilateral transection of the IOM ligament in 1-year-old fish resulted in an initial reduction of
jaw joint cartilage by 14 days, with full regeneration of joint cartilage by 28 days. Joint
cartilage regeneration involves the re-entry of articular chondrocytes into the cell cycle and the
upregulated expression of sox10, a marker of developing chondrocytes in the embryo that becomes
restricted to a subset of joint chondrocytes in adults. Genetic ablation of these sox10-expressing
chondrocytes shows that they are essential for joint cartilage regeneration. To uncover the
potential source of new chondrocytes during joint regeneration, we performed single-cell RNA
sequencing of the uninjured adult jaw joint and identified multiple skeletal, connective tissue,
and fibroblast subtypes. In particular, we uncovered a joint-specific periosteal population
expressing coch and grem1a, with the jaw joint chondrocytes marked by grem1a expression during
regeneration. Our findings demonstrate the capacity of zebrafish to regenerate adult joint
cartilage and identify candidate cell types that can be tested for their roles in regenerative
response.
Fig. legend:
Joint degeneration and recovery following ligament transection surgery. (A) Schematic of the bones
of the zebrafish jaw relative to the jaw joint (purple) and the interopercular–mandibular (IOM)
ligament (blue) that is surgically transected. (B,C) Reflected light images of the zebrafish jaw in
ventral view show the IOM ligament (dotted red outline) before (B) and immediately
after (C) transection. (D–F) Toluidine blue staining of uninjured adult jaw joint (D) and
IOM-transected jaw joint at 14 days post-ligament transection (dplt) (E) and 28 dplt (F). The
arrowheads point to the area of cartilage erosion and the arrow to the synovial
hyperplasia. (G) Quantification of jaw joint degeneration after IOM transection using the zebrafish
OARSI scoring method; n = 29 uninjured; n = 31 at 14 dplt; n = 13 at 28 dplt; n = 14 at 42 dplt.
Individual data points, mean, and standard error of the mean are shown. The p-values are calculated
by ANOVA and Tukey’s multiple-comparison test. AA, anguloarticular bone; IOP, interopercular bone;
Q, quadrate bone; RA, retroarticular bone. Scale bar = 50 μm.

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
18
Vývojová biologie
̶Studium pigmentace (tvorba chromatoforů)
̶Toxikologické studie
̶Imunologické studie
̶Model pro studium: Duschenovy muskulární dystrofie, obezity, diabetu, melanomů, tuberkulózy,
epilepsie

Adobe Systems
Další zástupci ryb využívaných v laboratořích
̶Medaka (Oryzias latipes), japonská rýžová ryba
̶Výhody oproti daniu:
dvakrát menší genom než dánio (snadnější transgeneze)
dokáží žít v teplotách v rozmezí 0°C - 40°C
nenáročná na chov
kratší generační doba
dostupné velké množství inbredních linií
̶1994 – medaky byly první obratlovci pářící se v kosmu
̶
̶Halančík (Nothobranchius furzeri)
̶Původem z periodických tůní Zimbabwe a Mozambiku
̶Nejrychlejší životní cyklus u obratlovců – pohlavní dospělosti dosahují 14 dnů po vylíhnutí
̶Žijí pouze 1-5 měsíců
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
19

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
20
Další informace a zajímavosti
̶Příručky chovu Zebřiček v laboratorních podmínkách:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3916945/
https://www.aaalac.org/pub/?id=E9019693-90EC-FC4A-526E-E8236CC13B28
̶Přehled veškerých molekulárně biologických informací, přes expresi genů, dostupné mutanty,
protilátky, publikace a mnoho dalšího
https://zfin.org/
̶

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
21
Axolotl mexický (Abystoma mexicanum)

Nejdéle etablovaný laboratorní živočich, roku 1864 bylo přivezeno do pařížského muzea Jardin des
Plantes 34 axolotlů, od té doby se intenzivně studovali, a to jak z pohledu evolučního (víc
obojživelník, nebo plaz?), tak z fyziologického (neotenie, regenerace).

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
22
Úvod
̶Třída: obojživelníci (Amphibia)
̶Podtřída: ocasatí (Caudata); řád: axolotli (Ambystomatoidea)
Čeleď: axolotlovití (Ambystomatoidea)
̶Původ: mexická jezera (Lago de Xochimilco a Lago de Chalco)
̶Délka těla až 30 cm, charakteristické externí keříčkovité žábry okolo hlavy, na ocase patrný kožní
lem
̶Pohlavní dimorfismus: samice plnější bříško, samci štíhlejší s viditelnými boulemi v oblasti za
zadními končetinami

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
23
Snadný chov druhu jako takového
Náročný na chov co do prostoru
Stovky vajíček vyvíjejících se mimo tělo samice
Dlouhá generační doba (samci rok, samice až rok a půl)
Obrovský regenerační potenciál
Doba páření omezená jen na určitou část v roce
Díky absenci pigmentu u některých kmenů možnost přímého pozorování buněk, které jsou díky enormnímu
genomu dostatečně velké
Genom až příliš velký (10x v porovnání s člověkem) díky namnoženým nekódujícím sekvencím,
kódujících pak srovnatelně s jinými obratlovci
Zaškrtnutí Zavřít
Výhody              vs.            Nevýhody
axolotla jako experimentálního modelu

Nevýhody chovu podrobněji:
1) obrovský genom - 10x větší než lidský a jeden z největších u obratlovců vůbec (poprvé
asemblovaný 2018), (největší mají bahníci, genom asemblovaný 2020), genom je zmnožen díky vysoké
aktivitě transpozonů, které kopírují a namnožují nekódující sekvence (kódující sekvence mají
srovnatelnou velikost s ostatními normálními obratlovci...)
2) dlouhá generační doba - uvádí se pro samce rok, pro samici rok a půl (v reálu je to často ale
víc), z toho plyne, že jakoukoliv rozumnou genetiku (knockouti, reportéry, Cre-Lox) moc dělat nejde
3) zvířata jsou docela velká, čili chov je náročný na prostor
4) albíni byli vytvoření mezidruhovou hybridizací s jiným druhem axolotla, což dělá ne příliš
čitelné genetické pozadí
5) spousta přístupů běžných u jiných modelových druhů ještě není u axolotla příliš používaných

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
24
Způsob chovu a manipulace
̶Chov v akváriu:
̶pro jednoho axolotla o velikosti 50x40 cm a objemu 40 l
̶dno nádrže vystláno štěrkem (štěrk větší než hlava zvířete – hrozí zadušení při pozření)
̶na nádrž nesmí dopadat slunce (stínomil)
̶Voda:
̶Sladká, tvrdá, bez chlóru, nutná filtrace, ale bez proudění
̶14-20°C, pH: 6,5-7,7
̶
̶Krmivo:
̶roupice, žížaly, slimáci, nitěnky, měkčí krmný hmyz
̶syrové maso teplokrevných zvířat nevhodné

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
25
Životní cyklus
̶samice pro oplodnění vajíček přijímá kloakou samcův spermatofor (vnitřní oplodnění), následně
kladou až 300 vajec
̶Axolotlové celý život zůstávají v larválním stádiu, neprocházejí metamorfózou – neotenie
̶Způsobeno nedostatkem hormonu thyroxinu, pro jeho produkci totiž chybí v okolním prostředí
základní stavební složka – jód
̶Umělou aplikací hormonu lze metamorfózu vyvolat
̶
̶Pohlavní dospělosti dosaženo mezi
 18 a 24 měsíci
18-24 months

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
26
Životní cyklus

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
27
Vývojová biologie I
̶Studium potenciálu regenerace různých částí těla (ocasu, míchy, končetin, CNS, očí, srdce, mozku)
pomocí mnoha experimentálních postupů, včetně transplantací tkáně
Wells et al., 2021

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34779399/

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
28
Vývojová biologie II
Soukup et al. 2008
̶Transplantace tkání transgenních zvířat jako nástroj pro určení původu buněk (fate-mapping)

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18794902/
Abstract:
The oral cavity of vertebrates is generally thought to arise as an ectodermal invagination^1^,^2.
Consistent with this, oral teeth are proposed to arise exclusively from ectoderm, contributing to
tooth enamel epithelium, and from neural crest derived mesenchyme, contributing to dentin and
pulp^3^,^4^,^5. Yet in many vertebrate groups, teeth are not restricted only to the oral
cavity^6^,^7^,^8^,^9, but extend posteriorly as pharyngeal teeth that could be derived either
directly from the endodermal epithelium, or from the ectodermal epithelium that reached this
location through the mouth or through the pharyngeal slits^6. However, when the oropharyngeal
membrane, which forms a sharp ecto/endodermal border^10, is broken, the fate of these cells is
poorly known. Here, using transgenic axolotls with a combination of fate-mapping approaches, we
present reliable evidence of oral teeth derived from both the ectoderm and endoderm and, moreover,
demonstrate teeth with a mixed ecto/endodermal origin. Despite the enamel epithelia having a
different embryonic source, oral teeth in the axolotl display striking developmental uniformities
and are otherwise identical. This suggests a dominant role for the neural crest mesenchyme over
epithelia in tooth initiation and, from an evolutionary point of view, that an essential factor in
teeth evolution was the odontogenic capacity of neural crest cells, regardless of possible
‘outside-in’^11 or ‘inside-out’^12 influx of the epithelium.

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
29
Vývojová biologie III
Tesarova et al, 2022
̶Studium evo-devo otázek (vývoj larvy macaráta bez očí vs. vývoj axolotla s plně vyvinutým zrakem)

http://gigadb.org/dataset/102196

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
30
Vývojová biologie III
Obsah obrázku mlok Popis byl vytvořen automaticky

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
31
Další informace a zajímavosti
̶Cesta axolotla do světových laboratoří:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jez.b.22617
̶
̶Z oficiální webu laboratoře Elly Tanaky:
http://tanakalab.org/fun/axolotl-poems/
̶Vše, co jste chtěli vědět o axolotlech, ale báli jste se zeptat:
http://www.axolotl.org/tiger_salamander.htm

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
32
Drápatka vodní (Xenopus laevis)

Žáby Xenopus patří opět mezi tradičně používané modelové organizmy, které jsou využívány již od
roku 1802, jako modelový organizmus etablován v roce 1931 coby model pro ověření těhotenství – moc
žen byla injikována samicím a pokud byla žena těhotná, hormon hCG (choriongonadotropní hormon)
obsažený v jejich moči způsobil, že samice začala klást vajíčka, tohoto principu se v laboratorní
praxi využívá dodnes.

Adobe Systems
zápatí prezentace
33
Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky
Xenopus

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
34
Úvod
̶Třída: obojživelníci (Amphibia)
̶Řád: žáby (Anura)
Čeleď: pipovití (Pipidae)
̶Původ: Afrika
̶výhradně akvatický druh, zadní nohy (s černými drápky) jsou proto posunuty až za tělo
̶pohlavní dimorfismus: samice větší (10 až 15 cm), samci až o třetinu menší, v době páření pak na
předních nohách pářicí mozoly, samice pak viditelná kloaka
̶
̶

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
35
Snadný chov
Tetraploidní
Možnost uměle indukovat rozmnožování
Pohlavní zralosti dosahují nejdříve po roce života
Vývoj embryí mimo tělo samice a díky jejich velikosti (ø 1mm) snadná manipulace
Kvalita kladených vajec s přibývajícím věkem samic klesá
Rychlý vývoj a velký počet (1500-3000/ samice)
Pro oplodnění samic v laboratorním prostředí nutné zabít samce
Zaškrtnutí Zavřít
Výhody              vs.            Nevýhody
drápatky jako experimentálního modelu

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
36
Způsob chovu a manipulace
̶Chov v akváriu:
̶Pro chovný pár o velikosti 50x30 (x30) cm
̶Dno nádrže holé nebo s kameny pro úkryt
̶Akvárium je nutné dobře zakrýt – drápatky dobře skáčou
̶Voda:
̶Nedoporučuje se používat intenzivní filtrace (přílišné proudění zvířata ruší)
̶20-24°C, pH: 6-8
̶Krmivo:
̶V přírodě se živí organickými zbytky a hmyzem uvázlým na vodní hladině
̶V zajetí pak krmíme larvami hmyzu, žížalami, drobnými rybkami, rybím file či granulovaným krmivem

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
37
Životní cyklus
Xenopus laevis as a model system to study gene function. On the left,... | Download Scientific
Diagram
This Is How a Tadpole Transforms Into A Frog | The Dodo - YouTube

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
38
Životní cyklus

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
39
Vývojová biologie
První naklonovaný živočich?
Žába!
̶John Gurdon (1962)

https://www.youtube.com/watch?v=NXLy4er_MmQ&ab_channel=DeepthiV
The animal cap is a region of the Xenopus blastula and early gastrula stage embryo (6–12 h after
fertilization). It is “animal” because the upper, pigmented half of the egg and embryo is referred
to as the animal hemisphere (as opposed to the lower, vegetal hemisphere). The animal hemisphere is
so named both because it contributes most to the final body (the vegetal hemisphere being mostly
for yolk storage) and because those cells that it is made of are the most motile, or animated,
during development. The animal cap is a “cap” because it forms the roof of a large cavity—the
blastocoel—throughout blastula and gas- trula stages. When excised and depending somewhat on the
technique and stage of excision, it has the shape of a rather untidy skullcap.
The animal cap, if left in situ, normally contributes to the skin and nervous system of the
tadpole. When excised and cultured in normal amphibian media (simple saline solutions), it develops
into a ball of skin tissue or “atypical epi- dermis.” The basis of the animal cap assay is that the
excised animal cap can be diverted from its epidermal fate to other fates by (a) juxtaposition with
other tissues, (b) inclusion of soluble growth factors or other reagents in the medium, or (c) by
preinjecting the embryo with RNA or DNA encoding developmentally active genes

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
40
Vývojová biologie
Xenopus laevis as a model system to study gene function. On the left,... | Download Scientific
Diagram

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
41
Vývojová biologie
̶Role PCP v raném vývoji embryí obratlovců

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
42
Vývojová biologie
̶Role PCP v raném vývoji embryí obratlovců

Ad Fig.1:
Posterior origin and planar propagation of the PCP cue. (A) Schematic of the experiment.
Mediolateral incisions (MLI) were made at stage 11.5 (MLI11.5) or stage 13 (MLI13). (B–D″)
Representative neural plates (NP) double immunostained for Vangl2 and Sox3. (B–B″) Control
unmanipulated embryo (CTRL, stage 15, N=3). (C–C″) MLI11.5 embryo (N=6). Asterisks in C′ mark the
cells with lack of Vangl2 polarization. (D–D″) MLI13 embryo (N=5). Boxed regions in B, C and D are
magnified in B′, B″, C′, C″, D′ and D″. Yellow line delimits the NP. Grey line indicates MLI.
Arrows show Vangl2 crescent orientation. N, number of embryos examined. Scale bar in B, 100 µm,
also refers to C and D. (E) Ratio of the frequencies of polarized cells in the anterior and
posterior NP (A/P ratio). n, number of cells per group. This is representative of three to four
independent experiments. Means and s.d. are shown. Two-tailed Student’s t-test, ***P=0.00038

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
43
Další informace a zajímavosti
̶Přehled veškerých informací:
https://www.xenbase.org/entry/
̶

Adobe Systems
Další zástupci obojživelníků využívaných v laboratořích
̶Drápatka tropická (Xenopus tropicalis)
̶Výhody: diploidní, vzrůstem menší (tedy skladnější), samice kladou více vajíček
̶Nevýhody: až příliš malá (včetně vajíček) – složitější manipulace, teplota vody pro chov vyšší
(27-30°C)
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
44
Obsah obrázku stůl Popis byl vytvořen automaticky

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
45
Plazi (Reptilia)
C:\Users\avcr\Desktop\plazi.jpg

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
46
Úvod
̶Nadřád/Podtřída: Lepidosauria
̶Řád: Squamata (šupinatí plazi – ještěři, hadi)
̶Nadřád/Podtřída: Testudines (želvy)
̶Nadřád/Podtřída: Archosauria
̶Řád: Crocodilia (krokodýli)
̶
̶Heterogenní skupina živočichů, tvoří jednu třetinu všech suchozemských živočichů
̶V laboratořích spíše méně obvyklí
̶Poikilotermové, tělo kryto šupinami, kladou vejce (vzácně živorodí)
̶Pro ještěry a hady typická ekdyze (svlékání), mnozí ještěři jsou pak vybaveni parietálním okem
̶

•Krokodýli jsou příbuznější ptákům než zbytku plazů
•Svlečka – exuvie
•Parietální oko – třetí oko: vnímání intenzity světla a doby osvícení

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
47
Málo prostudovaní s unikátními vlastnostmi a specifiky
Specifické a mnohdy náročné podmínky chovu
Vývoj in ovo mimo tělo samice
Vývoj embryí ve vajíčku enormně dlouhý (půl roku i déle)
Vývoj embryí ve vajíčkách i v rámci jedné snůšky asynchronní
Zaškrtnutí Zavřít
Výhody              vs.            Nevýhody
plazů jako experimentálního modelu

Adobe Systems
Alligator mississippiensis (Aligátor severoamerický)
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
48
̶Způsob chovu:
̶Nejčastěji na farmách
̶V případě poklesu teplot se přestávají krmit a jsou schopní hibernace (brumace)
̶Životní cyklus:
̶Samice klade až 50 vajec, které se v hnízdě inkubují cca 65 dní
̶Pohlaví mláďat je dáno teplotou v průběhu inkubace
Při teplotách nad 34°C a více – samci
Při teplotách 30°C a méně - samice
̶Vylíhlá mláďata se zdržují v blízkosti matky až tři roky, pohlavní dospělosti dosahují v osmi
letech
̶

Adobe Systems
Anolis carolinensis (Anolis rudokrký)
̶Genom kompletně osekvenován (2014), cca 17 tisíc protein-kódujících genů
̶Způsob chovu:
̶Malý, snadno chovatelný (v teráriu se zdrojem světla, tepla a UV zářením), jako potrava drobný
hmyz
̶
̶Životní cyklus:
̶Samice klade cca 10 vajec měsíc po páření, juvenilové se líhnou po 30-45 dnech inkubace
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
49

Adobe Systems
Python sebae (Krajta písmenková)
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
50
̶Škrtič, v zajetí se dožívá až 20 let, měří až 6 metrů, váhově může dosáhnout i devadesáti kilo
̶Pro laboratorní účely méně praktický zástupce hadů
̶Způsob chovu a manipulace
̶V teráriu, zdroj světla a tepla, potrava nejčastěji hlodavci
̶Životní cyklus:
̶Samice klade jednou do roka 40-100 vajec, ty jsou v době kladení již ve stádiu organogeneze,
následuje 80-90 dní inkubace, pak se mláďata líhnou

Adobe Systems
Další zástupci plazů využívaných v laboratořích
̶Chameleon jemenský (Chamaeleo calyptratus )
̶
̶
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
51

Adobe Systems
Další zástupci plazů využívaných v laboratořích
̶Gekončík noční (Eublepharis macularius), Gekon panenský (Lepidodactylus lugubris)
̶
̶
̶
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
52

Adobe Systems
Další zástupci plazů využívaných v laboratořích
̶Chameleon jemenský (Chamaeleo calyptratus )
̶Gekončík noční (Eublepharis macularius), Gekon panenský (Lepidodactylus lugubris)
̶
̶Agama vousatá (Pogona vitticeps)
̶
̶Užovka červená (Pantherophis guttatus)
̶
̶
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
53

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
54
Vývojová biologie I
̶Studie popisující mechanizmus vzniku morfologických rozdílů (ve velikosti těla, tvaru končetin a
orgánů, očí, tvaru a počtu zubů) v rámci evoluce jednotlivých plazích druhů

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
55
Vývojová biologie II
̶Popis vývojových procesů u nemodelových organismů a zařazení do kontextu dosavadních poznatků
̶Sledování buněk neurální lišty u plazů na modelovém druhu chameleona jemenského
Diaz et al, 2019

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30980777/
Abstract:
Here, we present veiled chameleons (Chamaeleo calyptratus) as a model system for studying neural
crest cell development in squamates. Chameleons exhibit various morphological specializations
associated with an arboreal lifestyle that may have been facilitated through neural crest cells
acting as a conduit for evolutionary change.
While the comparative biology of neural crest cells has been studied for a century and a half
beginning with their discovery by Wilhelm His in 1868, most of our understanding of their
development and function has come from a small number of species. Thus, critical gaps exist in our
understanding of how neural crest cells mediate evolution and development. This is particularly
true with respect to squamate reptiles (lizards, snakes, amphisbaenians), which account for
approximately one-third of all living tetrapods.
-whole mount imunohistochemistry (HNK1, Tuj1)

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
56
Vývojová biologie III
̶Využití přirozených vlastností plazů (jedových žláz hadů a z nich vytvořených organoidů) pro
produkci látek potenciálně použitelných v medicíně
Post et al, 2020

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31978343/

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
57
Kur domácí (Gallus gallus f. domestica)

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
58
Úvod
̶Pro výzkumné účely se využívá pouze embryí vyvíjejících se uvnitř vajíčka opatřeného tvrdou
vápenatou skořápkou
̶Třída: ptáci (Aves)
̶Podtřída: letci (Neognathae)
Řád: hrabaví (Galliformes)
Čeleď: bažantovití (Phasianidae)
̶
developing egg.jpg

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
59
Vývoj embryí in ovo mimo tělo samice
Samice snáší nižší počet vajec (cca 5 vajec/týden)
S embryi lze po otevření skořápky manipulovat, po manipulaci lze vývoj průběžně kontrolovat
Vysoká úmrtnost embryí po manipulaci
Embryo lze odebírat v přesně stanoveném stádiu
Potenciální chov a generace vlastních (i transgenních) kuřat v laboratorních podmínkách náročný
Kuřecí genom osekvenován (2004)
Práce s kuřecími embryi nesterilní
Zaškrtnutí Zavřít
Výhody              vs.            Nevýhody
kura/kuřete jako experimentálního modelu

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
60
Způsob chovu (inkubace) a manipulace
̶Vývoj embrya v oplodněném vejci v laboratoři začíná vložením vajec do inkubátoru (38°C, konstantní
vlhkost)
̶Vejce musí být položeno na stranu, nesmí stát (A)
̶Po 1,5 dni (cca 36 hodinách = HH 10) odsáváme bílek (embryo klesne) (B), vystříháme drobný otvor
do skořápky (C), který následně přelepíme a vejce vracíme zpět do inkubátoru
̶Po cílené manipulaci (injikaci, implantaci, transplantaci) přelepíme otvor a inkubujeme do odběru
(D)
̶
Obsah obrázku hra, sport, fotka, oranžová Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku hra, sport,
fotka, oranžová Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku hra, sport, fotka, oranžová Popis byl
vytvořen automaticky Obsah obrázku hra, sport, fotka, oranžová Popis byl vytvořen automaticky Obsah
obrázku vsedě, ovoce, polovina, oranžová Popis byl vytvořen automaticky

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
61
Životní cyklus aka
Hamburger Hamilton Stages
Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky

Vývoj kuřecího embrya - 21 dní (po stádium 46 podle HH)
-co se dospělých zvířat týče, tak:
•Kohouti pohlavně dozrávají v sedmi měsících
•Slepice snášejí vejce od 6 měsíců, ale až v jednom roku jsou schopné vejce vysedět a postarat se o
vylíhlá kuřata

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
62
Vývojová biologie I
̶Tvorba chimér (transplantací části křepelčí neurální lišty na stejné místo stejně starého kuřecího
embrya) jako nástroj sledování osudu buněk
Le Douarin et al, 2004/1969

The quail-chick chimera system
The avian embryo was particularly instrumental in the study of cell migration and histogenesis
after the quail-chick marking system has been devised in 1969 (Le Douarin, 1969, Le Douarin, 1973).
It was originally based on an observation that I did on the structure of the interphase nucleus of
the quail, in which a large amount of heterochromatic DNA is associated with the nucleolus. This
distribution of heterochromatin is rare in the animal kingdom and different from that seen in chick
where heterochromatin is dispersed in small clumps within the nucleoplasm. This makes the cells of
the two species easy to distinguish on sections stained for DNA with the Feulgen-reaction and
suggested to me the idea of constructing chimeras between these two species of birds, by
associating quail and chick cells in the embryo in ovo (Fig. 1). Chimeras resulting from the
replacement of definite regions of the embryo of one species by their counterparts from
stage-matched embryos of the other, develop normally, suggesting that this experimental system can
provide reliable information on the behaviour and fate of the grafted cells. This is why it has
been and still is widely applied to study the ontogeny of the NC (see Le Douarin, 1982, Le Douarin
and Kalcheim, 1999 for reviews).
Ad Fig.
The quail-chick marker system (A,B): two means for recognizing quail from chick cells. (A) Feulgen
staining of DNA shows a large mass of heterochromatin in the centre of the nucleus, which is
associated with the nucleolus in quail cells (left). In chick cells, the heterochromatin is evenly
distributed (right). (B) Staining of quail cells (half a somite on the right) grafted into a chick
embryo with a monoclonal antibody raised against a quail nuclear antigen (produced by Carlson and
Carlson, University of Michigan). Different types of grafts from chick to quail (or vice versa)
embryos at the same developmental stages. The graft may involve the placodal ectoderm, the neural
fold at the head level or the neural tube including the neural folds prior to the onset of NCC
emigration. (D,E) NCC migrating from a neural tube quail graft at the trunk level (D) or from a
neural fold (right) graft at the cephalic level. Note that a unilateral NC fold graft expands on
both sides during migration.

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
63
Vývojová biologie II
̶Využití kuřecího modelu pro studium původu defektů při formování nervové trubice
Dady et al, 2014

Abstract
In higher vertebrates, the primordium of the nervous system, the neural tube, is shaped along the
rostrocaudal axis through two consecutive, radically different processes referred to as primary and
secondary neurulation. Failures in neurulation lead to severe anomalies of the nervous system,
called neural tube defects (NTDs), which are among the most common congenital malformations in
humans. Mechanisms causing NTDs in humans remain ill-defined. Of particular interest, the
thoracolumbar region, which encompasses many NTD cases in the spine, corresponds to the junction
between primary and secondary neurulations. Elucidating which developmental processes operate
during neurulation in this region is therefore pivotal to unraveling the etiology of NTDs. Here,
using the chick embryo as a model, we show that, at the junction, the neural tube is elaborated by
a unique developmental program involving concerted movements of elevation and folding combined with
local cell ingression and accretion. This process ensures the topological continuity between the
primary and secondary neural tubes while supplying all neural progenitors of both the junctional
and secondary neural tubes. Because it is distinct from the other neurulation events, we term this
phenomenon junctional neurulation. Moreover, the planar-cell-polarity member, Prickle-1, is
recruited specifically during junctional neurulation and its misexpression within a limited time
period suffices to cause anomalies that phenocopy lower spine NTDs in human. Our study thus
provides a molecular and cellular basis for understanding the causality of NTD prevalence in humans
and ascribes to Prickle-1 a critical role in lower spinal cord formation.

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
64
Vývojová biologie II
̶Využití kuřecího modelu pro studium vývoje a formování končetin a využití znalostí tohoto procesu
pro studium účinku růstových faktorů či toxikologické studie
ectopic
limb
Riddle et al, 1993
Killinger, 2018

Abstract (Sonic hedgehog Mediates the Polarazing Activity of the ZPA)
The zone of polarizing activity (ZPA) is a region at the posterior margin of the limb bud that
induces mirror-image duplications when grafted to the anterior of a second limb. We have isolated a
vertebrate gene, Sonic hedgehog, related to the Drosophila segment polarity gene hedgehog, which is
expressed specifically in the ZPA and in other regions of the embryo, that is capable of polarizing
limbs in grafting experiments. Retinoic acid, which can convert anterior limb bud tissue into
tissue with polarizing activity, concomitantly induces Sonic hedgehog expression in the anterior
limb bud. Implanting cells that express Sonic hedgehog into anterior limb buds is sufficient to
cause ZPA-like limb duplications. Like the ZPA, Sonic hedgehog expression leads to the activation
of Hox genes. Sonic hedgehog thus appears to function as the signal for anteroposterior patterning
in the limb.
Anterio – posteriorní – ZPA – Shh
Proximo – distální – APR - Fgf

Adobe Systems
Další zástupci ptáků využívaných v laboratořích
̶Křepelka japonská (Coturnix japonica)
̶
̶Křepelka polní (Coturnix coturnix)
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
65

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
66
Další informace a zajímavosti
̶Databáze exprese genů ve vyvíjejícím se kuřecím embryu:
http://geisha.arizona.edu/geisha/
̶Roslin Institut
https://www.ed.ac.uk/roslin/national-avian-research-facility

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
67
Myš domácí (Mus musculus var. alba)

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
68
Úvod
̶Pohlavní dimorfismus: samice drobnější, pohlavní otvor blíž análnímu otvoru (cca 5 mm), samci
robustnější, pohlavní otvor od análního otvoru cca 15 mm
Žena Muž
̶Třída: savci (Mammalia)
̶Řád: hlodavci (Rodentia)
Čeleď: myšovití (Muridae)

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
69
Savec, nejpodobnější člověku (20 párů chromozomů, 99% genů stejných)
Mnoho fyziologických odlišností
„Skladná“, snadný a levný chov
Nutnost zabít matku při odběru embryí
Krátká doba březosti, rychlé dosažení pohlavní zralosti
Rychlé stárnutí
Možnost vytvoření transgenních myších modelů
Některé genetické modifikace embryonálně letální
Zaškrtnutí Zavřít
Výhody              vs.            Nevýhody
myši jako experimentálního modelu

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
70
Způsob chovu a manipulace I
̶Nenáročný, v klecích s podestýlkou, granule, čerstvá voda, světelný režim 12/12, 22±2°C,
enrichment, pravidelná výměna steliva a vody (1x týdně)
̶Rozlišujeme:
̶Otevřený (konvenční) chov: pohyb zvířat, materiálu a pečujících osob volný, pouze se zvýšenými
hygienickými opatřeními
̶Bariérový chov: prostor s chovem zvířat je oddělen od vnějšího prostředí bariérou, přes kterou
prochází jak pracovníci, tak zvířata, veškerý materiál (potrava, podestýlka, apod.) se sterilizují,
nutná zvýšená hygiena, zvířata jsou testována na přítomnost patogenů (SPF – specified pathogen
free)
̶Izolátorový chov: prostor pro zvířata je trvale oddělen bariérou jak od vnějšího prostředí, tak od
chovatelů, typicky pro imunodeficientní myši, axenické (germ-free) a gnotobiotické myši (s
definovaným složením střevní mikroflóry)
̶

IVC chov – z anglického „individually ventilated cages“ – brání rozšířené případné infekce

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
71
Způsob chovu a manipulace I
̶Isogenní = geneticky definované kmeny (isogenicita=genetická totožnost všech jedinců)
̶inbrední kmeny: vznik příbuzenskou plemenitbou po více než 20 generací (bratr a sestra nebo rodič
a potomek), geneticky identičtí jedinci
̶koizogenní (=mutantní) kmeny: od původního kmene se liší jen v jednom genu, ve kterém došlo k
mutaci
̶kongenní kmeny: vznik křížením dvou kmenů a následným zpětným křížením, výskyt specifických genů
jednoho kmene na pozadí kmene druhého
̶Neisogenní = geneticky nedefinované kmeny
̶outbrední linie: geneticky heterogenní populace, vyhýbáme se příbuzenskému křížení, tak aby
koeficient inbreedingu zůstával co nejnižší, vhodné pro behaviorální pokusy
̶
̶Nejčastěji využívané kmeny laboratorních myší: C57BL/6J (inbrední), BALB/c (produkce
monoklonálních protilátek), C3H/HeJ, FVB/NJ
̶
̶

IVC chov – z anglického „individually ventilated cages“ – brání rozšířené případné infekce

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
72
Způsob chovu a manipulace
https://www.youtube.com/watch?v=Gs-ebUnPQEc

Adobe Systems
Životní cyklus I
̶Gestace – 19-21 dní, odstav mláďat v 3-4 týdny
̶Pohlavní dospělost – 6-7 týdnů
̶Generační doba – 2-3 měsíce
̶Estrus – polyestrální, cyklus se opakuje každých 4-5 dní
̶Samice dvojitá děloha (uterus duplex)
̶Počet mláďat ve vrhu 4-10
̶Průměrná délka života – až 2 roky
̶
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
73

•Estrus: periodické, fyziologické změny v těle i chování samic placentálních samic, které jsou
navozeny působením pohlavních hormonů a slouží k zajištění reprodukce, pouze u samic lioopů a u
člověka je nahrazen menstruačním cyklem
•Estrální cyklus vs menstruace: pokud nedochází k oplození, při menstruaci dochází k odloučení
endometria společně s krví z těla ven, v estrálním cyklu se děložní výstelka pouze snižuje, ale
neudlučuje; v případě menstruace též dochází k růstu nového folikulu hned po skončení cyklu, po
estru nastupuje tzv. anestrus, období klidu
•Polyestrická zvířata – cyklus se opakuje několikrát do roka (prase, skor, kůň či hlodavci)
•Diestrická zvířata – cyklus se opakuje dvakrát ročně (feny malých plemen)
•Monoestrická zvířata – přichází do říje jen jednou ročně (typické pro divoká zvířata)
Dělohy
•uterus duplex: zajícovití, někteří hlodavci
•uterus bicornis: fena, kočka, klisna, prasnice, kráva
•uterus simplex: primáti

Adobe Systems
Životní cyklus II - embryogeneze
̶E9: rozeznatelný hrudní končetinový pupen
̶E10: rozezeznatelný pánevní a ocasní končetinový pupen, z prvního faryngeálního oblouku vzniká
mandibula
̶E11: formování základů patrových plotének z výběžku maxily
̶E12: lze rozeznat jednotlivé články prstů, ty stále spojeny, formování základů zubů
̶E13: rozvětvování plic, apotóza interdigitálních prostor (mezi prsty)
̶E14: patrové ploténky se narovnávají a srůstají
̶E15: otevírají se oční víčka
̶E16: osifikace, oční víčka i nosní dutina se opět zavírají
zápatí prezentace
74
E9
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
75
Vývojová biologie
Studium preimplantačního vývoje oocytů
̶Různá témata pokrývající jak samotný proces oplození, tak jednotlivé kroky rýhování buněk embrya
̶

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
76
Vývojová biologie
Nobelova cena za fyziologii a medicínu (2007): Capechi, Evans, Smithies
̶objev  principů vnesení genových modifikací do myšího modelového organizmu s využitím
embryonálních kmenových buněk

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
77
Vývojová biologie
Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky

Genetically modified mouse models have become a key tool in basic and biomedical research. The
ability to engineer the mouse genome has greatly transformed biomedical research in the last
decade. Crucial for this technology is the ability to control the expression of genes of interest.
It is possible to increase or decrease gene expression, or eliminate the expression of a gene
completely. Transgenic and gene knockout/knockin technologies have become important experimental
tools for assigning functions to genes at the level of whole complexity of organism, creating
models of genetic disorders, evaluating effects drugs and toxins, thus helping to answer
fundamental issues in basic and applied research.
The Czech Centre for Phenogenomics (CCP), through its membership in INFRAFRONTIER and IMPC, is a
partner in a collective global network that aims to comprehensively and systematically analyze the
effect of loss of function gene mutations in mice. The goal is to produce a comprehensive
‘encyclopedia‘ of gene function, that will help identify causative factors of human diseases as
well as novel targets for therapeutic intervention.

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
78
Vývojová biologie
Myší modely lidských vývojových onemocnění – ciliopatie
̶Vývojové defekty způsobené chybnou činností cilií
̶Pro studium podstaty těchto defektů a možné léčby vytvořeny transgenní myši nesoucí mutace v
různých genech souvisejících s fyziologií cílií

Ciliopatie
-vývojové defekty/onemocnění způsobené mutacemi v genech podílejících se na správné činnosti/funkci
organel cilií
-u člověka manifestováno nejčastěji: rozštěpy patra, kognitivními defekty, hluchotou,
encephalocéliemi, onemocněním jater, obezitou, polydaktyliemi, polycystickými ledvinami,
retinopatiemi, situs inversus, skeletálními defekty
Tmem107
-transmembránový protein lokalizovaný v tranzitní zóně cilí, z této pozice kontroluje proteinové
složení té které cílie
-Tmem10ý mutant vytvořen cílenou genovou rekombinací, která má za následek snížení počtu cílií a
disrupci Hh signalizace v několika cílových orgánech
Odkaz na článek: https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1177/0022034517732538

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
79
Další informace a zajímavosti
https://www.mousephenotype.org/
https://www.jax.org/
̶Příručka správné manipulace s laboratorními myšmi
http://www.usp.br/bioterio/Artigos/Procedimentos%20experimentais/Handling-3.pdf
̶

Adobe Systems
Další zástupci hlodavců využívaných v laboratořích
̶Křeček zlatý, syrský (Mesocricetus auratus)
̶
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
80

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
81
Prase domácí (Sus scrofa f. domestica)

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
82
Úvod
̶Domestikováno mezi 9.-7. tisíciletím př.n.l., primárně chováno na maso, jako experimentální zvíře
využíváno od čtyřicátých let minulého století
̶Třída: savci (Mammalia)
̶Řád: sudokopytníci (Artiodactyla)
Čeleď: prasatovití (Suidae)
Guttierez et al, 2015

Zdroj:
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2015.00293/full

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
83
Úvod
̶Model pro studium mnoha humánních chorob (včetně alkoholismu, melanomů, aterosklerózy, hypertenze
apod.), chirurgických postupů a vývojových procesů
Kuzmuk and Schook, 2010

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
84
Ze všech modelových organizmů jednoznačně nejpodobnější člověku (anatomicky i co do velikosti
genommu)
Náročný a nákladný na chov
Možnost vytvoření transgenních modelů
Nutnost zabít matku při odběru embryí, dlouhá doba březosti
(115 dní)
Zaškrtnutí Zavřít
Výhody              vs.            Nevýhody
prasete jako experimentálního modelu

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
85
Vývojová biologie
Příprava transgenních prasat
̶díky podobnosti s člověkem velký předpoklad testování potenciální léčby (nejen) pro dědičně
podmíněná onemocnění
̶Transgeneze též umožňuje upravit genom prasat tak, aby bylo možné je použít při
xenotransplantacích (snaha o snížení rejekce xenograftu)
̶
̶Huntingtonova choroba
Centrum Pigmod (ÚŽFG AV ČR) – příprava transgenních mini prasat nesoucích stejné mutace v genu HTT
jako pacienti trpící Huntingtonovou chorobou

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
86
Vývojová biologie
̶
̶Studium dentice prasat – dvě generace zubů (stejně jako člověk) – velká podobnost
Putnova et al, 2017

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2017.00029/full

Adobe Systems
Bi1130 - Modelové organizmy ve vývojové biologii - obratlovci
87
Děkujeme Vám za pozornost