Model Xenopus v biologii1 Kurz CŽV: Zacházení se zvířaty Ryby – Obojživelníci – Ptáci – Savci Model Xenopus v biologii Mgr. Jakub Harnoš, Ph.D. 5. června 2024 2 Dnešní osnova ̶ 1. Obecně k obojživelníkům ̶ 2. Historie modelu Xenopus ̶ 3. Proč Xenopus jako model? ̶ 4. Životní cyklus ̶ 5. Umístění v chovu ̶ 6. Česká legislativa ohledně žab ̶ 7. Praktická část 3 1. Obecně Jak si představujete žábu/Xenopa? 4 1. Obecně Obrázek převzat z https://www.eurekalert.org/ 5 1. Obecně k obojživelníkům 6 1. Obecně k obojživelníkům Phylogeny & Taxonomy (amphibiaweb.org) červoři ocasatí bezocasí 7 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 8 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 Obrázek převzat z Gurdon et Hopwood, 2000 François Marie Daudin (1776 - 1803) 9 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 10 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 Kolem 1880 – Amphibia se dostávají do popředí (Wilhelm Roux, evropské druhy žab, Rana) Developmental Biology: Observing Evolution in Fast Forward - The Institution for Science Advancement (ifsa.my) 11 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 1924 – Spemann-Mangoldová (mloci) Developmental Biology: Observing Evolution in Fast Forward - The Institution for Science Advancement (ifsa.my) Kolem 1880 – Amphibia se dostávají do popředí (Wilhelm Roux, evropské druhy žab, Rana) Developmental Biology: Observing Evolution in Fast Forward - The Institution for Science Advancement (ifsa.my) 12 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 13 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 14 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 • výhradně akvatický druh + rezistence na nemoci • nenáročný laboratorní chov • přirozený výskyt v Africe, karnivorní predátoři (hmyz, korýši, ryby) možnost indukovat rozmnožování (celoročně) 15 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 Xenopus – běžný od 40. do 60. let 20. st. v nemocnicích a laboratořích v Evropě a USA (proč?) 16 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 Test plodnosti (hCG v moči) Xenopus – běžný od 40. do 60. let 20. st. v nemocnicích a laboratořích v Evropě a USA (proč?) 17 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 Xenopus – běžný od 40. do 60. let 20. st. v nemocnicích a laboratořích v Evropě a USA (proč?) Test plodnosti (hCG v moči) 18 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 1928 – Anscheim + Zondek: 5 samic myší 2x denně, 3 dny → utracení, analýza ovarií 1931 – Friedman: králíci (míň a rychleji) → utracení, analýza ovarií 1933 – Hogben (+ Shapiro and Zwarenstein): 1x injekce do žáby → vajíčka za 8-12 h. Test plodnosti (hCG v moči) Xenopus – běžný od 40. do 60. let 20. st. v nemocnicích a laboratořích v Evropě a USA (proč?) 19 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 ̶ 4. fáze: tzv. „vývojově-biologická“ od cca 1960 dodnes 20 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 ̶ 4. fáze: tzv. „vývojově-biologická“ od cca 1960 dodnes Pieter Nieuwkoop (1917-1996) Job Faber 21 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 ̶ 4. fáze: tzv. „vývojově-biologická“ od cca 1960 dodnes 1956: Normal Table of Xenopus laevis (Daudin) NF system Pieter Nieuwkoop (1917-1996) Job Faber 22 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 ̶ 4. fáze: tzv. „vývojově-biologická“ od cca 1960 dodnes Obrázek převzat z Gurdon et Hopwood, 2000 Xenopus vs. ostatní obojživelníci 23 2. Historie modelu Xenopus ̶ 1. fáze: tzv. „muzejní“ od 1802 do cca 1899 ̶ 2. fáze: tzv. „chovatelsko-histologická“ od cca 1899 do cca 1930 ̶ 3. fáze: tzv. „endokrinologická“ od cca 1930 do cca 1960 ̶ 4. fáze: tzv. „vývojově-biologická“ od cca 1960 dodnes Sir John B. Gurdon (1933 - ) 1958 2012 (Nobelova cena) 24 3. Xenopus jako model 25 3. Xenopus jako model XENOPUS (Vertebrata) jako ZDROJ EMBRYÍ (od 60. let 20. století) ̶ Ø 1 mm (nemění se do NF stádia 10) ̶ cca 1500-3000 embryí/1 samice ̶ indukce během celého roku pomocí hCG 26 3. Xenopus jako model XENOPUS (Vertebrata) jako ZDROJ EMBRYÍ (od 60. let 20. století) ̶ Ø 1 mm (nemění se do NF stádia 10) ̶ cca 1500-3000 embryí/1 samice ̶ indukce během celého roku pomocí hCG Obrázek převzat z wikipedia.org 27 3. Xenopus jako model XENOPUS (Vertebrata) jako ZDROJ EMBRYÍ (od 60. let 20. století) ̶ Ø 1 mm (nemění se do NF stádia 10) ̶ cca 1500-3000 embryí/1 samice ̶ indukce během celého roku pomocí hCG ̶ vývoj embryí mimo tělo matky = snadná manipulace + možnost injekcí (DNA/RNA, chemikálie: inhibitory, aktivátory, morpholina) Obrázek převzat z wikipedia.org 28 3. Xenopus jako model XENOPUS ve srovnání s jinými modely 29 3. Xenopus jako model XENOPUS ve srovnání s jinými modely 30 3. Xenopus jako model XENOPUS ve srovnání s jinými modely (ENG) 31 3. Xenopus jako model XENOPUS laevis vs. tropicalis Obrázek převzat z xenbase.org 32 3. Xenopus jako model XENOPUS laevis a tropicalis 33 3. Xenopus jako model XENOPUS laevis a tropicalis 34 4. Životní cyklus Pohlavní dimorfismus, kloaka, „black nuptual pads“ This Is How a Tadpole Transforms Into A Frog | The Dodo - YouTube Obrázek převzat z xenbase.org 35 5. Umístění v chovu 36 5. Umístění v chovu Xenopus = sekundárně (a výhradně) akvatický druh ̶ Teplota 18-21 °C (X. laevis), 25-27 °C (X. tropicalis) ̶ pH 7,5-7,9 ̶ Konduktivita vody (koncentrace elektrolytů ve vodě) 1500-1600 µS ̶ „Uzavřené“ víko 37 5. Umístění v chovu XenoPlus chovný systém pro drápatky (Trigon – CZ, Tecniplast – IT) 38 5. Umístění v chovu ̶ Výživa: 3x týdně Granule 39 6. Česká legislativa ohledně žab 40 6. Česká legislativa ohledně žab Sbírka zákonů č. 419 / 2012 41 7. Praktická část A. Indukce kladení vajíček pomocí hormonu hCG (lidský choriový gonadotropin) Hřbetní vak (angl. dorsal sac) 42 7. Praktická část B. Uspání samce, preparace varlat (testes/testis) a pitva samce předávkováním anestetikem MS-222 (tricaine methansulfonát, 2-phenoxyethanol) MS-222 blokuje sodíkové kanály v nervových membránách, přičemž tato inhibice brání generování a šíření akčních potenciálů podél neuronů. 43 7. Praktická část C. Dostání vajíček z těla matky (tzv. technika „squeezing“) a IVF 44 7. Praktická část D. Starání se o žabí embrya a injikování chemikálií 45 Více informací o žábách (v angličtině) http://www.xenbase.org/ Přirodovědecká fakulta Masarykovy univerzity, 2024