Ústav experimentální medicíny AV ČR, v. v. i.

Oddělení vývojové biologie

Vedoucí:

RNDr. Ondřej Machoň, Ph.D.

E-mail: ondrej.machon@iem.cas.cz
Tel.: +420 241 062 744,
        +420 608 375 868

Oddělení Vývojové Biologie se zabývá genetickou regulací zárodečného vývoje. Využíváme technologie tkáňově specifických knock-out v myších k objasnění funkce některých signalizačních drah a vybraných transkripčních faktorů, které řídí kraniofaciální, neurální, zubní a ušní zárodečný vývoj. Studie v myších modelech jsou doplněny experimenty v embryích kuřete a ryb zebřiček. Odontogeneze je sledována i v několika druzích plazů. V těchto experimentálních organismech se snažíme objasnit genetickou podstatu některých lidských vývojových vad.

Zástupce vedoucího oddělení

RNDr. Mária Hovořáková, Ph.D.
E-mail: maria.hovorakova@iem.cas.cz
Tel.: +420 241 062 232

Vědečtí pracovníci

RNDr. Mária Hovořáková, Ph.D.
RNDr. Ondřej Machoň, Ph.D.
Doc. MUDr. Miroslav Peterka, DSc.
MUDr. Renata Peterková, CSc.
Prof. Abigail Saffron Tucker
Mgr. Oldřich Zahradníček, Ph.D.
RNDr. Helena Fulková, Ph.D.
RNDr. Zbyněk Kozmik

Postgraduální studenti

Mgr. Zuzana Pavlíková 
Mgr. Klára Steklíková
Mgr. Jaroslav Fábik
Marija Dubaic, MSc.

Pregraduální studenti

Bc. Linda Dalecká
Bc. Petr Nickl
Bc. Martina Pasovská
Bc. Veronika Brežinová

Techničtí pracovníci

Mgr. Petra Herlová
Ivana Koppová
RNDr. Simona Vojtěchová
Mgr. Katarina Kováčová

Významný výsledek za rok 2016

Buněčná populace pocházející z oblasti dávající vznik zubům tvoří také část předsíně ústní zevně od zubů

V naší studii jsme prokázali, že rané procesy ve vyvíjející se přední části mandibuly jsou společné pro zubní základy funkčních řezáků a nezubní tkáň – vestibulární epitel, dávající vznik oblasti předsíně ústní (obr. 1). Vzhledem k tomu, že tyto buňky dávají vznik zubům, mohou si zachovat svůj potenciál tvořit zubní tkáň a za patologických podmínek dát i v nezubní oblasti zevně od dentice vznik patologiím, například periferním odontomům, jejichž součástí je zubní tkáň či přímo drobné zoubky.

  vb2016cz-jpg-370978526

Vývoj předsíně ústní za přispění buněk z časného signálního centra myšího řezáku. Disociovaný epitel (A) a histologický řez (B) ukazují buněčnou populaci (modře) z raného signálního centra dentálního epitelu (DE) myšího řezáku lokalizované nejen v základu funkčního řezáku (FI), ale i ve vestibulárním epitelu (VE), který dává vznik předsíni ústní – vestibulum oris (VO), jejíž vývoj je znázorněn schematicky (C).

Publikace:
Hovorakova M, Lochovska K, Zahradnicek O, Domonkosova Tibenska K, Dornhoferova M, Horakova-Smrckova L, Bodorikova S. One Odontogenic Cell-Population Contributes to the Development of the Mouse Incisors and of the Oral Vestibule.PLoS One. 2016 Sep 9;11(9):e0162523. IF: 3,057

 

Významný výsledek za rok 2015

Množství Sprouty genu má vliv na časově-prostorovou dynamiku formace primárního sklovinného uzlu

U normálních myší splývají signální centra rudimentárního premolárového primordia a základu prvního moláru, a společně vytvářejí jedno typické signální centrum (primární sklovinný uzel) regulující vývoj první stoličky. S poklesem genové aktivity Sprouty2 a Sprouty4 genu jsme pozorovali, že zmíněná signální centra nesplývají, a následně se vytvoří nadpočetný zub ze samostatně se vyvíjejícího premolárového primordia. Naše závěry významně přispěly k objasnění vzniku a formace nadpočetného zubu. 

  2015peterkacz

Vývoj nadpočetného zubu u myšího embrya.

Publikace:
Lochovska K, Peterkova R, Pavlikova Z, Hovorakova M. Sprouty gene dosage influences temporal-spatial dynamics of primary enamel knot formation. BMC Dev Biol. 2015 Apr 22;15:21. doi: 10.1186/s12861-015-0070-0

 

Významný výsledek za rok 2014

Trojrozměrná analýza časného vývoje dentice

Publikovali jsme 2 obsáhlé články shrnující výsledky našeho dvacetiletého výzkumu vývoje dentice u myši a u člověka. Výsledky vyvracejí všeobecně uznávaný koncept morfogeneze dentice, a nabízejí nové interpretace výsledků studií o interakcích mezi zubním epitelem a mesenchymem, a o molekulární regulaci zubního vývoje na myším modelu (např. úloha signálních molekul a růstových faktorů). Tyto znalosti jsou důležité pro vývoj budoucích metod vytváření biologických zubních náhrad, kdy bude v čelisti uchycen zubní implantát vzniklý na základě řízené diferenciace z živých buněk.

2014peterka1cz

Sumarizace výsledků o vývoji dentice a předsíně ústní u člověka a schématické porovnání s vyvíjejícími se zuby u ryb. (A) Podle učebnic embryologie se objevují v místě vyvíjejích se čelistních oblouků lidského embrya dvě paralelně probíhající podkovovité epitelové lišty: DL – zubmní lišta (dává vznik mléčné dentici) and VL – vestibularní neboli labio-gingivální lišta (základ předsíně ústní). (B) Sumarizace našich výsledků získaných metodou 3D rekonstrukcí však ukázala, že žádná souvislá vestibulární lišta neexistuje. Namísto ní nacházíme soubor epitelových návalků a pruhů, které se krátkodobě vyskytují zevně od zubního epitelu. Červeně – zubní epitel; žlutě nebo modře – vestibulární epitel. c, m1, m2 – mléčný špičák, první a druhá mléčná stolička. AC – akcesorní epitelová struktura pohárkovitého tvaru. (D) Schéma vyvíjejících se zubů u ryb. Kroužky – starší zuby, černé tečky – mladší zuby. Nové zuby se tvoří na zadním konci zubní řady. (E) 3D rekonstrukce zubního a vestibulárního epitelu v horní čelisti člověka 8. týden prenatálního vývoje (pohled ze strany mesenchymu). Bílé hvězdičky označují místa, kde opakovaně splývá zubní epitel s jednotlivými pruhy vestibulárního epitelu. c, m1 – mléčný špičák a první mléčná stolička.

2014peterka2cz

Korelace mezi signálními centry Shh a vyvíjejícími se zuby v dolní čelisti normálních myší. Vsuvka: Shh hybridizace celé dolní čelisti myši na dni 12,5 embryonálního vývoje. Obdélníky – funkční zuby; kruhové a oválné tvary – Shh expresní domény označující signální centra vyvíjejících se zubů. Klasická interpretace: Podle literárních dat se Shh exprese vyskytuje do 14. embryonálního dne ve dvou signálních centrech: přední odpovídá primordiu řezáku (I), zadní prvnímu moláru (M1). Nová interpretace na základě shrnutí našich dosavadních výsledků: Shh exprese se objevuje ve více doménách podél předo-zadní osy dolní čelisti. Dříve se objevující domény náleží rudimentárním zubním primordiím v oblasti řezáku (pt - zelená) i tvářových zubů (MS – modrá; R2 – červená). Později se objevují primordia funkčních zubů a jejich signální centra: řezák (I – žlutá), první molár (M1 – žlutá). Signální centra MS, R2 a M1 se objevují postupně směrem dozadu. Funkční M1 u dospělců vzniká s přispěním R2 rudimentu (červený obdélník), a není vyloučeno i malé přispění rudimentu MS (modrý obdélník).

Spolupráce:  Lesot Hervé, Ústav národního zdraví a lékařského výzkumu, UMR 1109, Tým osteoartikulární a zubní regenerativní medicíny, Strasbourg, Francie

Publikace:

  • Peterkova R, Hovorakova M, Peterka M, Lesot H. Three-dimensional analysis of the early development of the dentition. Aust Dent J. 2014, 59 Suppl 1:55-80. IF: 1.482
  • Lesot H, Hovorakova M, Peterka M, Peterkova R. Three-dimensional analysis of molar development in the mouse from the cap to bell stage. Aust Dent J. 2014, 59 Suppl 1:81-100. IF: 1.482

 

Významný výsledek v roce 2013

Reinterpretace Shh signálních center během časného vývoje myší dentice

Model vývoje zubu u myši patří k nejčastěji užívaným systémům při studiu regulačních mechanismů organogene- ze a v poslední době je využíván především při vývoji metod zubního inženýrství a regenerace. Základním předpo- kladem pro získání spolehlivých závěrů vývojových studií na myším modelu odontogeneze je správná interpretace morfologických a molekulárních dat.
Prokázali jsme, že první vyvíjející se struktura a s ní související exprese Shh v horní řezákové oblasti u myši nenáleží funkč- nímu řezáku, jak se dosud předpokládalo, ale rudimentům zubů potlačených během evoluce (Hovořáková et al., 2013).

2013peterka

A. Dvě generace Shh expresních domén (zelená a žlutá), jejichž postupné objevení je dokumentováno na hybridizované horní čelisti B.–D. a odpovídajících 3D rekonstrukcích zubního a přilehlého ústního epitelu s vizualizovanou Shh expresí (červeně), E.–G. Dvě generace domén odpovídají dvěma ge- neracím zubních primordií: První generace (zelená šipka) se objevuje vepředu a odpovídá rudimentárnímu primordiu. Druhá generace (žlutá šipka) se objevuje vzadu a odpovídá signálnímu centru primordia funkčního řezáku.

Studie o vývoji horních řezáků u myši završila naši systematickou revizi klasických dat o myším modelu vývoje zubů, která byla aktualizována ve shrnujícím článku (Peterková et al, v tisku). Prokázali jsme, že do 13. dne se u embryí myši nevyskytují primordia funkčních zubů, jak se doposud předpokládalo, ale pouze rudimentární primordia zubů potlače- ných během evoluce. Až poté vznikají základy funkčních zubů. Vyvíjející se myší dentice obsahuje orgánová primordia, která se zdárně vyvíjejí nebo zanikají. Studium jejího vývoje tedy umožňuje determinovat regulační faktory, které se účastní stimulace růstu struktur a které růst brzdí. Takové informace budou využitelné na poli regenerativní medicíny.

Publikace:
Hovorakova M, Smrckova L, Lesot H, Lochovska K, Peterka M, Peterkova R. Sequential Shh expression in the development of the mouse upper functional incisor. J Exp Zool B Mol Dev Evol. 320B: 455–464, 2013. IF 2,123

2018

Peterka, M., Likovsky, Z., Panczak, A., Peterkova, M. Long-term significant seasonal differences in the numbers of new-borns with an orofacial cleft in the Czech Republic - a retrospective study. BMC Pregnancy Childbirth 2018, 28;18(1):348. doi: 10.1186/s12884-018-1981-0

Zidek, R., Machon, O., Kozmik, Z. Wnt/beta-catenin signalling is necessary for gut differentiation in marine annelid, Platynereis dumerilii. EvoDevo 2018, 9: 14.

Kaucka, M., Petersen, J., Tesarova, M., Szarowska, B., Kastriti, M.E., Xie, M., Kicheva, A., Annusver, K., Kasper, M., Symmons, O., Pan, L., Spitz, F., Kaiser, J., Hovorakova, M., Zikmund, T., Sunadome, K., Matise, M.P., Wang, H., Marklund, U., Abdo, H., Ernfors, P., Maire, P., Wurmser, M., Chagin, A.S., Fried, K., Adameyko, I. Signals from the brain and olfactory epithelium control shaping of the mammalian nasal capsule cartilage. Elife 2018 Jun 13;7. pii: e34465. doi: 10.7554/eLife.34465.

Hovořáková, M. , Lesot, H., Peterka, M., Peterková, R. Early development of the human dentition revisited. Review. J. Anat. 2018 May 10. doi: 10.1111/joa.12825.

Chodelková, O., Mašek, J., Kořínek, V., Kozmik, Z., Machoň, O. Tcf7L2 is essential for neurogenesis in the developing mouse neocortex. Neural Dev. 2018 May 11;13(1):8. doi: 10.1186/s13064-018-0107-8.

2017

Pantalacci, S., Guéguen. L., Petit. C., Lambert. A., Peterková, R., Sémon. M. (2017) Transcriptomic signatures shaped by cell proportions shed light on comparative developmental biology. Genome Biol. 18(1): 29. doi: 10.1186/s13059-017-1157-7.

Fons Romero, J.M., Star. H., Lav, R., Watkins, S., Harrison, M., Hovořáková, M., Headon. D., Tucker. A.S. (2017) The Impact of the Eda Pathway on Tooth Root Development. J Dent Res.  96(11):1290-1297. doi: 10.1177/0022034517725692.

2016

Dosedělová, H., Štěpánková, K., Zikmund, T., Lesot, H., Kaiser, J., Novotný,K., Štembírek, J., Knotek, Z., Zahradníček, O., Buchtová, M.: (2016) Age-related changes in the tooth-bone interface area of acrodont dentition in the chameleon. J. Anat., 229(3): 356-368.

Hovořáková, M., Lochovská, K., Zahradníček, O. , Domonkosová, T. K., Dornhoferová, M., Hořáková-Smrčková, L., Bodoriková, S.: (2016) One Odontogenic Cell-Population Contributes to the Development of the Mouse Incisors and of the Oral Vestibule. PLoS One, 11(9): e0162523.

Liška, F., Peterková, R., Peterka, M., Landa, V., Zídek, V., Mlejnek, P., Šilhavý, J., Šimáková, M., Křen, V., Starker, C.G., Voytas, D.F., Izsvák, Z., Pravenec, M.: (2016) Targeting of the Plzf Gene in the Rat by Transcription Activator-Like Effector Nuclease Results in Caudal Regression Syndrome in Spontaneously Hypertensive Rats. PLoS One, 11(10): e0164206.

Mašek, J., Machoň, O., Kořínek, V., Taketo M. M., Kozmik, Z. (2016) Tcf7L1 protects the anterior neural fold from adopting the neural crest fate. Development 143, 2206-2216

2015

Blackburn, J., Kawasaki, K., Porntaveetus, T., Kawasaki, M., Otsuka-Tanaka, Y., Miake, Y., Ota, Masato., Watanebe, M., Hishinuma, M., Nomoto, T., Oommen, S., Ghafoor, S., Harada, F., Nozawa-Inoue, K., Maeda, T., Peterková, R., Lesot, H., Inoue, J., Akiyama, T., Schmidt-Ulrich, R., Liu, B., Hu, Y., Page, A., Ramírez, Á., Sharpe, P., Ohazama, A.: (2015) Excess NF-kB induces ectopic odontogenesis in embryonic incisor epithelium. J. Dent. Res. 94(1): 121-128.

Khannoon, E. R., Zahradníček, O.: (2015) Postovipositional development of the sand snake Psammophis sibilans (Serpentes:Lamprophiidae) in1 comparison with other snake species. Acta Zoologica (Stockholm) IN PRESS

Lochovská, K. , Peterková, R., Pavliková, Z., Hovoraková, M.: (2015) Sprouty gene dosage influences temporal-spatial dynamics of primary enamel knot formation. BMC Dev Biol. 15: 21.

Machoň, O. , Mašek, J., Machoňová, O., Krauss, S., Kozmik, Z. (2016) Meis2 is essential for cranial and cardiac neural crest cell development. BMC Dev Biol. DOI 10.1186/s12861-015-0093-6

Rusková, H., Bejdová, S., Peterka, M., Krajíček, V., Velemínská, J.: (2015) 3-D shape analysis of palatal surface in patients with unilateral complete cleft lip and palate. J Craniomaxillofac Surg.42(5):e140-147.

2014

Lesot, H., Hovořáková, M., Peterka, M., Peterková, R.: (2014) Three-dimensional analysis of molar development in the mouse from the cap to bell stage. Aust. Dent. J. 59 (Suppl.1): 81-100.

Peterková, R., Hovořáková, M., Peterka, M., Lesot, H.: (2014) Three-dimensional analysis of the early development of the dentition. Aust. Dent. J. 59 (Suppl.1): 55-80.

Rusková, H., Bejdová, S., Peterka, M., Krajíček, V., Velemínská, J.: (2014) 3-D shape analysis of palatal surface in patients with unilateral complete cleft lip and palate. J. Craniomaxillofac Surg. 42(5): e140-147.

Zahradnicek, O., Buchtova, M., Doesedelova, H., Tucker, A.S. (2014). The development of complex tooth shape in reptiles. Frontiers in Craniofacial Biology 5, 1-7.

2013

Buchtová, M., Zahradníček, O., Balková, S., Tucker, A. S.: (2013) Odontogenesis in the Veiled Chameleon (Chamaeleo calyptratus). Arch. Oral Biol. 58(2): 118-133.

Hovořáková, M., Smrčková, L., Lesot, H., Lochovská, K., Peterka, M., Peterková, R.: (2013) Sequential Shh expression in the development of the mouse upper functional incisor. J. Exp. Zool. Part B. 320(7): 455-464.

Khonsari, R. H., Seppala, M., Pradel, A., Dutel, H., Clément, G., Lebedev, O., Ghafoor, S., Rothová, M., Tucker, A., Maisey, J. G., Fan, C. M., Ohazama, A., Tafforeau, P., Franco, B., Helms, J., Haycraft, C. J., David, A., Janvier, P., Cobourne, M. T., Sharpe, P.T.: (2013) The buccohypophyseal canal is an ancestral vertebrate trait maintained by modulation in sonic hedgehog signaling. BMC Biol.11:70.

Klein, O. D., Oberoi, S., Huysseune, A., Hovořáková, M., Peterka, M., Peterková, R.: (2013) Developmental disorders of the dentition: An update. Am. J. Med. Genet. C. 163(4): 318-332.

Lagronová-Churavá, S., Špoutil, F., Vojtěchová, S., Lesot, H., Peterka, M., Klein, O. D., Peterková, R.: (2013) The Dynamics of Supernumerary Tooth Development Are Differentially Regulated by Sprouty Genes. J. Exp. Zool. Part B. 320(5): 307-320.

Nakatomi, M., Hovořáková, M., Gritli-Linde, A., Blair, H., MacArthur, K., Peterková, R., Lesot, H., Ruiz-Perez, V. L., Goodship, J., Peters, H.: (2013) Evc regulates a symmetric response to Shh signaling in molar development. J. Dent. Res. 92(3): 222-228.

GA CR, 14-37368G, Centrum orofaciálního vývoje a regenerace, 2014-2018

GA CR, 18-00514S, Studium úlohy transkripčních faktorů rodiny Meis během vývoje buněk neurální lišty, 2018-2020

GA CR, 18-04859S, Určení buněčného osudu v zubní plakodě: výzkum signálních faktorů, které determinují předurčení osudu buněk v časné ústní dutině, 2018-2020

1. Lékařská fakulta UK a VFN, Praha

Fakultní nemocnice Ostrava

Fyziologický ústav AV ČR, Praha

King's College, London, UK

Laboratoire de Biologie et Modelisation de la Cellule, Lyon, France

Medical University of Vienna, Austria

Prírodovedecká fakulta Univerzity Komenského, Bratislava, SR

Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.

Ústav živočišné fyziologie a genetiky, AV ČR, Brno

Ústavní podatelna:
budova La 2. patro, č. dveří 2.18
Po–Pá   9:00–13:00

Datová schránka:
kqcnc2p

Kontakty

Vídeňská 1083
142 20 Praha 4-Krč
Česká republika
+420 241 062 230