Které druhy obojživelníků se využívají v biomedicíně?

U dvou skupin, ocasatých a bezocasých, nalezneme pokusné organismy, které jsou důležité pro biomedicínský výzkum. Začnu mému srdci bližšími žábami. V současné době jsou nejpoužívanějšími druhy drápatka vodní (Xenopus laevis) a drápatka tropická (Xenopus tropicalis). V minulosti se také hojně pracovalo se skokany. Ti jsou však nyní ohroženi, proto základní výzkum na nich víceméně ustal.

Proč jsou ale drápatky tak oblíbené a jak se vůbec žába žijící v Africe dostala do evropských a severoamerických laboratoří? Důvod je na první pohled poměrně bizarní. Drápatky byly ve 30. až 60. letech minulého století často využívány pro těhotenské testy. Moč těhotných žen obsahuje takzvaný choriogonadotropní hormon (hCG) vylučovaný placentou. Stačí aplikovat malé množství moči do těla drápatky a pokud je v ní přítomen hormon hCG, přinutí žábu naklást druhý den vajíčka. Snůška je pak jasným důkazem těhotenství.

Tato úžasná schopnost zároveň předurčila drápatky do služeb laboratoří, jež zkoumají řízení buněčného cyklu a vývojově biologické procesy. Jedna samice dokáže po injekci čistého hCG naklást až desítky tisíc vajíček. To umožňuje studovat ve velkém vady při vývoji embryí a pomocí molekulárně biologických technik identifikovat geny, které tyto deformace způsobují. Fakt, že zárodečný vývoj probíhá ve vodě, pak přináší obrovskou výhodu - možnost nerušeně pozorovat embrya od prvního buněčného dělení až po dospělou žábu.

Drápatka vodní (Xenopus laevis). Zdroj Wikimedia Commons, autor Brian Gratwicke, licence Creative Commons Attribution 2.0 Generic.

Drápatka tropická (Xenopus tropicalis). Foto Vladimír Krylov.

Další významnou skupinou pokusných (neboli modelových) organismů používaných v biomedicíně jsou ocasatí obojživelníci. Mezi ně patří třeba mloci a axolotli. Mlok skvrnitý (Salamandra salamandra) je velmi vhodný pro studium regenerace. Jeho končetiny mají totiž po amputaci úžasnou schopnost sebeobnovy do původního tvaru a velikosti.

Tento způsob regenerace se nazývá epimorfóza. Nejdříve při ní dojde k takzvané dediferenciaci, kdy se buňky v okolí rány vrátí do "nespecializovaného" (kmenového) stavu. Ve druhém kroku získají nové funkce během procesu rediferenciace. Přemění se tedy na buněčné typy nutné pro výstavbu nové končetiny (buňky kostí, svalů, kůže a podobně).

U žab je takováto regenerace možná jen ve stadiu pulce, ne však u dospělého jedince. Vyšší obratlovci - ptáci a savci - pak své končetiny vůbec nedokážou regenerovat. Dnes se ukazuje, že příčinou této neschopnosti je ztráta produkce určitých regulačních proteinů. Geny pro tvorbu těchto bílkovin (nazývaných Hox proteiny) jsou aktivní pouze v zárodečném vývoji a v dospělosti jsou "vypnuté". Mlok má ovšem příslušné geny aktivní po celou dobu života.

Situace s naší (rozuměj savčí) regenerací nicméně nemusí být tak zlá. Ukazují to četné studie zaměřené na transplantaci dediferencovaných buněk z místa amputace končetiny u mloka na stejně postiženou končetinu myši. K překvapení všech vědců se u myší spustila tvorba nových specializovaných buněk svaloviny, k čemuž za normálních okolností nedochází. Kdo ví - jednou nám možná mloci zachrání naše ruce a nohy!

Mlok skvrnitý (Salamandra salamandra). Zdroj Wikimedia Commons, autor Didier Descouens, licence Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Zdroj: www.prirodovedci.cz

Zeptejte se přírodovědců!

Proč je obloha modrá? Proč má beruška sedm teček? Proč se vír vody točí na severní polokouli doprava a na jižní doleva? Vy to nevíte?

My vám to řekneme, zeptejte se přírodovědců! Tato rubrika je určena pro všechny zvídavé a nadšené přírodovědce. Zajímá vás nějaký přírodní jev, který byste chtěli objasnit a vysvětlit?

Odborníci z Přírodovědecké fakulty univerzity Karlovy v Praze vám rádi na vaše otázky odpovědí! Stačí se zaregistrovat a přihlásit, napsat do formuláře svojí otázku a případně přiložit obrázek či webový odkaz, kterého se váš dotaz týká.

Dejte nám pár dní a my váš dotaz zodpovíme zde na stránkách, nebo vám odpověď pošleme mailem.