Obrázek 1: Dělící se embryo v době několika dní po oplození. Již blastomery 8-buněčného embrya mají jasno, která jejich část je budoucím embryoblastem a která bude trofoblastem. O všem rozhoduje schopnost kontraktility jednoho z pólů blastomery, resp. přítomnost aktinomyosinového komplexu. Práce autorů pod vedením Jeana-Léona Maîtreho přináší objasnění molekulárních mechanizmů a charakterizaci proteinů, které k polarizaci (odvozené od kontraktility blastomery) přispívají.

Embryonálního vývoj začíná momentem oplození vajíčka spermií. Jakmile dojde k harmonickému splynutí obou pohlavních buněk rodičů, rozpoutá se bouřlivý sled změn o nichž stále víme jen velmi málo. V časném vývoji embryo sestupuje vejcovodem do dělohy, kde se uhnízdí. Mezitím se jeho buňky dělí. Postupně je blastomer 8, pak 16 a to už shluku buněk říkáme morula a ještě později blastocysta. Ta už obsahuje dvě od sebe jasně odlišitelné buněčné populace. První (embryoblast), už nějak o sobě ví, že má dát vzniknout samotnému jedinci se všemi jeho tkáněmi a orgány. Druhé populaci blastomer říkáme trofoblast a ten je základem pro plodové obaly a placentu.

Kdy se rozhoduje, že je zapotřebí dvou odlišných struktur - embryoblastu a trofoblastu?

Už téměř před padesáti lety si vědci začali uvědomovat, že v morule dochází k diferenciaci embryonálních buněk. V tehdejší představě byla pro ně morula buněčným shlukem, který ve svém středu izoluje buňky od vnějšího prostředí. A naopak, buňky na periferii, které tím, že komunikují s okolním prostředím, z nich mělo činit buňky trofoblastu. S touto představou si reprodukční biologie vystačila řadu desetiletí. Až letos v časopisu Nature vyšla práce, která objasňuje první buněčnou diferenciaci v životě: na embryoblast a trofoblast. Nejnovější publikace posouvá první a nesmírně důležité rozhodování embrya již do stádia 8 buněk.

Vysvětlení, které vědci z Heidelbergu přináší, je kupodivu čistě mechanistické, založené na přítomnosti kontraktilních bílkovin známých ze svalů: jen buňky s „nadprahovou“ kontraktilitou, tedy s adekvátním zastoupením aktino-mysinového komplexu, jsou totiž schopné putovat do „nitra“ moruly a dát vzniknout embryoblastu. A právě tato různá schopnost kontrakce je patrná už v jednotlivých blastomerách 8-buněčného stádia, které jsou tímto polarizované (obrázek 1).

Videa dokládající asymetrické dělení kontraktilních domén a umístění buněk lze shlédnout zde.

Jestliže embryonální buňky už v 16-buněčném časném embryu mají jasno o svém dalším osudu, tak se o tom muselo rozhodovat ještě o jeden krok předtím, než ony samy dělením vznikly. Jinak řečeno, buňka, z nichž vznikaly, již při svém dělení musela řešit, které z „polovin“ vetkne do vínku stát se základem embryoblastu a na kterou nechá nezáviděníhodný „pouhý“ trofoblast, který se po použití „odhazuje“.

Kontakt na autora článku

Těch několik málo buněk v časném (8-buněčném) embryu se rozhodne, která ze dvou dceřiných buněk poputuje do nitra celého shluku blastomer a která zůstane na periferii. Buňky z periferie jsou tak vystaveny prostředí, zatímco buňky uvnitř nikoliv, čímž dochází k další diferenciaci a odlišnému vývoji obou buněčných populací. Pro reprodukční a vývojovou biologii, ale i pro medicínu, to je důležitý poznatek. Například proto, že by nadále už bylo pošetilé pokládat všechny buňky embryí za vysoce „univerzální“ a požadovat od nich schopnost diferenciace v cokoliv. Použití části blastomer se nám tímto poznáním poněkud zužuje.

Závěr

Už embryo má „svou hlavu“ a o svém osudu rozhoduje navzdory mínění „dospěláků“, ale tak už to s dětmi bývá…

Literatura

Asymmetric division of contractile domains couples cell positioning and fate specification: Jean-Léon Maître, Hervé Turlier1, Rukshala Illukkumbura1, Björn Eismann, Ritsuya Niwayama, François Nédélec and Takashi Hiiragi, Nature, doi:10.1038/nature18958