Některé významné aspekty
vývojové biologie v medicíně
- terapie infertility (in vitro oplození)
- genetické poruchy vývoje člověka - malformace
(Down, Waardenburg, Martin-Bell)
- teratogeneze (alkohol, DES)
- potlačování růstu nádorů
- DNA terapie, klonování
* Léčba neplodnosti :
oplození „in vitro“
- nejčastější technika
asistované reprodukce
( ART )
Jiná alternativa ART: intracytoplazmatická injekce
spermie do oocytu (při snížené životnosti spermií)
Možné problémy asistované reprodukce :
- rutinní techniky od roku 1978
(první dítě ze zkumavky Louise Brown)
- úspěšnost těhotenství klesá s věkem matky
(klesá kvalita jejích oocytů)
- obvykle se přenášejí tři embrya současně, tedy riziko
vícečetných porodů, malformací a předčasných porodů
- nejsou poruchy plodnosti dědičné?
- řada etických problémů: jen pro bohaté (10.000 USD),
právní statut zmrazených embryí, výběr pohlaví
* Malformace : vývojové abnormality
způsobené genetickou událostí
(mutace, aneuploidie, translokace)
- aniridie (absence duhovky) způsobená mutací genu PAX6
- Downův syndrom - trisomie 21, zřejmě nadprodukce
regulačních proteinů, komplex malformací nervové
soustavy, srdce a svalů, jiné trisomie bývají letální
- většina studovaných malformací spočívá v mutacích genů
kódujících enzymy, kolageny, globiny
- drtivá většina malformací zřejmě končí nesledovatelným
spontánním abortem
Downův syndrom
(trisomie 21)
Down syndrom critical region (DSCR) – gen exprimován
v mozku, srdci a svalech, kóduje regulační protein metabolismu
vápníku (identifikace pozičním klonováním = klonování
a srovnávání úseků DNA přilehlých k mapovanému genu)
Microftalmie u myší a člověka
autosomální dominantní Waardenburgův syndrom typu 2:
malé oko, hluchota, pestrá duhovka, bílá kučera;
odpovídá myšímu homolognímu genu Mitf,
kóduje DNA-vazebný protein, lidský gen identifikován
mapováním kandidátního genu
Pleiotropie : jeden gen má několikeré fenotypové projevy
(a) Mozaiková pleiotropie
jednotlivé orgány jsou ovlivňovány
abnormální genovou funkcí
separátně
(b) Relační pleiotropie
mutací je ovlivněno několik typů
orgánů, i když některé mutovaný
gen vůbec neexprimují
Změny genové exprese související s lidskými
chorobami se mohou vyskytovat na úrovních:
- transkripce (mutace genů kódujících transkripční faktory
a komponenty signálních transdukčních kaskád)
- sestřihu RNA - 35% genů může mít alternativní sestřih
(př. Down Syndrome Cell Adhesion Molecule má několik
izoforem proteinu)
- translace – mutace mohou vytvářet translační terminační
kodony
- posttranslačních modifikací
Syndrom fragilního chromozomu X (Martin-Bell): gen FMR1
kóduje RNA-vazebný protein, který je nezbytný k translaci.
Počet repeticí CGG v netranslatované oblasti je kritický
k tomu, aby byl gen FMR1 transkribován.
PCR-produkty
Časná dignostika umožňuje předcházet malformacím
* Teratogeneze : narušení řádného vývoje
environmentálními faktory (teratogeny –
působí obvykle specificky v různých fázích
embryonálního či fetálního vývoje)
1962: Rachel Carson - pesticid DDT ničí ptačí vejce
1962: William Lenz - thalidomid (těhotenské sedativum)
způsobuje abnormity končetin a ucha plodu
1964: virové onemocnění zarděnky u těhotných způsobilo
u 20 tisíc plodů slepotu či hluchotu
TERATOGENEZE: citlivost embryonálních orgánů k teratogenům
Chinin a alkohol (jakož i další rostlinné produkty - nikotin
a kofein) mohou způsobovat poruchy vývoje plodu
V Rocky Mountains jsou porosty liliovité rostliny Veratrum
californicum (kýchavice), která vytváří nebezpečné alkaloidy ...
Kýchavice
Veratrum californicum
vytváří teratogenní
alkaloidy jervin a cyclopamin,
inhibují syntézu cholesterolu
v plodu a blokují tak
funkci genu Sonic Hedgehog
...............
Veratrum je oblíbenou
pastvou ovcí. Březí ovce pak
rodí jehňata
s neurologickým poškozením
... cyclopia
DES
(dietylstilbestrol)
environmentální
estrogen,
používaný jako
lék v těhotenství,
.....
dcery takto
léčených žen
vykazují poruchy
urogenitálního
traktu,
ovlivňuje expresi
homeotických genů
Vývin gonád a příbuzných struktur u savců
časné indiferentní stádium
sameček
samička
(budoucí pravé)
ledviny
gonáda
embryonální
ledviny
kloaka
Wolffův
vývod
močovod
Mullerův
vývod
testes
měchýř
měchýř
močovod
Wolffův
vývod (vas deferens)
ovaria ovidukt
močovod
uterus
vagina
Mullerův vývod
(ovidukt)
Normální morfogeneze: růstový faktor
Winty7a v epitelu indukuje Hox a Wnt5
v mezenchymu, což vede k morfogenezi uteru
Dietylstilbestrol, rozpoznávaný receptorem
estrogenu, blokuje expresi Winty7a,
faktory v mezenchymu chybějí,
což vede ke změněné morfologii uteru
Patogeny jako teratogenní agens - zarděnky
* Genové terapie
vedou ke genetickým modifikacím buněk lidského těla.
Kultivace specifických kmenových buněk s novým genem
a jejich reinzerce do těla prezentuje somatickou genovou
terapii. Modifikace buněk zárodečné linie vede
k dědičným změnám (transgenní organizmy).
Hlavní cesty získávání lidských
pluripotentních kmenových buněk
blastocysta buňky vnitřní masy
plod primordiální zárodečná masa
dospělec kmenové buňky dospělce
terapeutické klonování
somatická oocyt totipotentní
buňka buňky
jádro blastula buňky vnitřní masy
kultivované
pluripotentní
kmenové
buňky
embryonální
kmenové buňky
liniově-specifické
kmenové buňky
odlišné kultivační
podmínky
Terapie s pomocí
embryonálních
kmenových buněk transplantační
terapie
prekurzory
buněk :
srdce neuronů krve lymfocytů