Je výzkum použitelný i u lidí?

Ano, signalizační dráha, kterou jsme zkoumali, je obecně savčí. Myši jsou pro vědce skvělý modelový organismus, geneticky velmi podobný tomu lidskému. Když jsem začínala s výzkumem, tak jsem si říkala, že zkoumání lidského obličeje na myších nedává smysl. Ale pak jsem byla kolikrát překvapená, jak moc je lidská lebka podobná té myší. Myslím, že laik by na tomografickém řezu ani nepoznal, co je myš a co člověk.

Jak přesně zvýšený příjem bílkovin u matky ovlivňuje obličej dítěte?

Na pokusných myších jsme viděli u mláďat matek s vyšším příjmem bílkovin prodlouženou čelist a rozšířenou nosní kapsli. Ale to, že se ovlivní jedna signalizační dráha, může ovlivnit spoustu jiných drah. Neopovažujeme se momentálně říct, že vysoký příjem bílkovin u lidí způsobí konkrétní obličejový rys, tak daleko ještě nejsme. I když by bylo krásné říct, že hodně velký příjem bílkovin matky bude znamenat, že bude mít dítě třeba širokou čelist.

Rozšířená nosní dutina a prodloužená čelist jsou pro myši dobré?

Je to jedno. Nedá se říct, že ty myši, které měly delší čelist, měly lepší život. Nebo že by jim to přinášelo nějakou evoluční výhodu. Ten rozdíl byl malý, bylo to trošku protažené, ale patrné.

V jaké fázi těhotenství bílkoviny nejvíce ovlivňují podobu obličeje dítěte?

Myším začali biologové bílkoviny podávat v raném stádiu, od zhruba šestého dne. My jsme je ale pak analyzovali většinou ve vývojovém stádiu patnáctého nebo sedmnáctého dne. To odpovídá zhruba začátku druhého trimestru u člověka. Ale nechci to takhle úplně zobecnit. Celý proces je velmi komplikovaný a my se nechceme uchýlit k urychleným závěrům.

Jaké konkrétní výsledky tedy studie přinesla?

Ukázali jsme, že jedna konkrétní signalizační dráha vstupuje do tvorby obličeje. A to, že když má těhotná matka jiný příjem bílkovin, buď hodně nebo málo, tak to ovlivní tuto signalizační dráhu. To se předtím nevědělo. V budoucnu to může být důležité třeba při léčbě metabolických poruch či genetických onemocnění.

Jak vypadal výzkum v praxi?

Jádro bylo na univerzitě ve Švédsku. Chovají tam myši a těhotným samicím podávali biologové potravu s různými dietami. Pak jim odebrali embrya, zafixovali je a poslali k nám do brněnské laboratoře rentgenové výpočetní mikro a nanotomografie na CEITEC VUT na analýzu. My jsme si ta embrya speciálně upravili, abychom je mohli skenovat pomocí CT. Další důležitý krok byla samotná tvorba 3D modelu. Není to jen tak, že by si člověk jednou klikl v počítači, jak to můžeme vidět například v kriminálkách.

Takže to byla interakce nejenom mezi zeměmi, ale i mezi obory?

Ano, já jsem vystudovaný fyzikální inženýr. Když jsme začínali s biologickým výzkumem, tak to pro mě bylo dost těžké. Biologové například řekli, že chtějí vidět Meckelovu chrupavku. A já jsem to slyšela poprvé v životě. Ale o to víc si myslím, že je ten výzkum cennější, a že je to třeba budoucnost vědy. Najít společná témata je důležité.

Jedná se o CT, jaké my známe ze zdravotnictví, anebo jsou tam nějaké rozdíly?

Protože nám nevadí, že vzorek ozáříme rentgenem po delší dobu, můžeme získat mnohem lepší rozlišení. Dokážeme jít až k rozlišením jednoho mikrometru, což je srovnatelné s mikroskopií a dokážeme prozářit i vzorky, které jsou úplně malinkaté. To byla výhoda u myších embryí. Ale na stejném CT měříme i věci pro automotive. Můžeme do něj dát vzorky, které mají milimetr i vzorky, které měří metr.

Jak malé je myší embryo?

Několik milimetrů. Ta nejmenší, která jsme sledovali u nás, mají několik centimetrů. Ta největší, třeba sedmnácti denní, před narozením, mají asi dva centimetry. Ale ty nejmenší rozdíly, které nás zajímaly, byly v desítkách mikrometrů.

Proč se Švédi obrátili právě na CEITEC VUT?

Náš přístup je jedinečný. Jsme vědecké centrum, které úzce spolupracuje i s průmyslem a průmyslové analýzy aplikujeme i na biologické vzorky. Umíme si třeba si vzorek nachystat tak, aby tam byl vysoký kontrast i pro měkké tkáně. Také máme potřebná datová úložiště, počítače s výpočetní kapacitou a vůbec zájem o to, propojovat biologický svět s tím technickým.

Jaké další studie ve spolupráci se švédskými biology na VUT vznikly?

Například jsme zkoumali vliv Sonic Hedgehog signálů na vývoj obličeje. Ty jsou známé pro významnou roli v embryonálním vývoji a také tím, že když matka v těhotenství pije, tak jsou zablokovány.

Jak alkohol u matky v těhotenství ovlivňuje obličej dítěte?

Vede k rozštěpu. V naší předchozí studii šel u myší jasně vidět rozštěp patra. Samozřejmě to neznamená, že každá matka, která si dá skleničku, bude mít dítě s touto vadou. Ale ví se, které signalizační dráhy ovlivňuje příjem alkoholu nebo návykových látek.

Další navazující projekty a studie už se chystají. Můžete přiblížit, o co se jedná?

Spolupracujeme opět s univerzitou ve Švédsku na projektu, kde skenujeme lidská embrya. Měříme je u nás na CT a díváme se na to, jak se dělí buňky, a které kmeny jsou zodpovědné za formování kterých částí obličeje. Biologové postupně přichází s dalšími nápady. Podařilo se nám také zkompletovat modely lidského embrya ve druhém trimestru. Chystáme pro biology celý digitální 3D atlas, aby pro ně ta data byla co nejpřístupnější.

Takže vy biologům připravujete takovou virtuální pitevnu?

Dalo by se to tak říct. Oni nám pošlou vzorek a my jim zpracovaná data, 3D modely, kterými se mohou probírat. Můžou do nich ve virtuálním prostředí i řezat, proříznout z jednoho směru do druhého, zvýraznit si svaly, chrupavku, kosti, počátky zubů.

Je to revoluční přínos do výzkumu?

Já si myslím, že ano. Proto se naše laboratoř tak chytla. Propojení biologie s technickými vědami je teď ve vědě hodně moderní směr.

Markéta Kaiser

  • vystudovala fyzikální inženýrství a nanotechnologie na Fakultě strojního inženýrství v Brně
  • před rokem obhájila disertační práci
  • v laboratoři rentgenové výpočetní mikro a nanotomografie na CEITEC VUT začala pracovat už při bakalářském studiu před deseti lety
  • má třicet let
  • pochází z Boskovic, od začátku studia na vysoké škole žije v Brně
  • ve svém volném čase se věnuje orientačnímu běhu, sportu obecně a svým dvěma dcerám