Gabriela Pavlínková z Biotechnologického ústavu AV ČR zkoumá molekulární mechanismy, které se podílejí na vývoji sluchového ústrojí. Jejich znalost v budoucnu může pomoci při biologické léčbě sluchových vad. V loňském roce za svůj výzkum získala čestné uznání předsedy Grantové agentury České republiky.
Sluch je jedním z pěti základních lidských smyslů, který nám umožňuje komunikaci a spojení s ostatními lidmi. Jeho ztráta s sebou přináší velkou izolaci a může vést i k těžkým psychickým problémům. Neslyšící se podstatně hůře orientují v aktuálním dění, nemohou vést konverzaci s okolím a postupně přichází o schopnost formulovat své myšlenky.
Počet lidí s poškozeným sluchem neustále roste a rizikovou skupinou již zdaleka nejsou jen senioři, ale například i mladí lidé, kteří jsou denně vystavováni vysoké hladině hluku v centru velkých měst. Řada dětí se také s poškozeným sluchem již narodí a jiní o jeho dobrou kvalitu přicházejí v průběhu života následkem úrazu, infekce nebo stáří.
Ztráta sluchu způsobená poškozením senzorických buněk nebo neuronů a je nevratná, protože tyto buňky nejsou schopné regenerace. Pomoc lidem se zhoršujícím se sluchem mohou v současnosti nabídnout technologie v podobě kochleárních implantátů nebo naslouchátek. V budoucnu by mohla také pomoci biologická léčba, konkrétně naprogramování kmenových buněk tak, aby například nahradily chybějící neurony a senzorické vláskové buňky. A právě studiem molekulárních mechanismů, které by k tomu mohly přispět, se ve svém výzkumu podpořeném Grantovou agenturou České republiky (GA ČR) zabývala Gabriela Pavlínková z Biotechnologického ústavu Akademie věd České republiky.
Hlemýžď vnitřního ucha jako výborný model
Cílem výzkumu Gabriely Pavlínkové je pochopit, jak se v průběhu vývoje formuje sluchová dráha, která převádí sluchové informace z vláskových buněk v hlemýždi přes řetěz neuronů do sluchové kůry předního mozku. „Hlemýžď vnitřního ucha je výborný model pro studium, protože má jasnou strukturu, kterou tvoří několik řad vláskových buněk a na ně napojené neurony. Díky tomu můžeme pozorovat dopad faktorů, které vedou k narušení buněčné struktury hlemýždě,“ vysvětluje Gabriela Pavlínková. Poškození nebo ztráta senzorických vláskových buněk či neuronů během embryonálního vývoje ve vnitřním uchu v konečném důsledku vede k částečné nebo úplné ztrátě sluchu.
V rámci projektu se Pavlínková zabývala rolí proteinů NEUROD1 a ISL1 při vývoji sluchového systému vnitřního ucha a na něj napojených mozkových struktur. Úkolem těchto dvou proteinů je regulace genové exprese. Jako modelový organismus při svém výzkumu využívala myši. Embryím pomocí metod molekulární biologie zablokovala tvorbu proteinů NEUROD 1 a ISL1 v oblasti vnitřního ucha a pozorovala, jaké změny z hlediska vývoje sluchové dráhy nastanou.
Kromě detekce morfologických a molekulárních změn také měřila, jakým způsobem se akustický signál přenáší a zpracovává v centrální části mozku. „Moje skupina je zaměřená zejména na výzkum v oblasti molekulární genetiky, takže tato měření jsme prováděli ve spolupráci s týmem profesora Josefa Syky z Ústavu experimentální medicíny AV ČR, který je špičkový český neurofyziolog a zaměřuje se na studium fyziologie sluchu.“ Právě měření toho, jak změny v periferii ovlivňují vývoj celé centrální sluchové dráhy, byla pro výzkum naprosto zásadní a přinesla celou řadu důležitých informací.
Výhodou myšího modelu je, že vnitřní ucho je strukturně i funkčně velmi podobné tomu lidskému a výsledky jsou tak snadno přenosné na člověka. „Na základě našeho výzkumu můžeme říct, že bez proteinu NEUROD1 se nemohou správně vyvíjet sluchové neurony. Pokud bychom tedy v budoucnu chtěli diferencovat neurony z kmenových buněk, tak víme, že tento protein musí být při vývoji buněk přítomen,“ popisuje Pavlínková možné praktické využití jejího výzkumu.
Výzkum zaměřený na protein ISL1 ukázal, že bez jeho přítomnosti neurony v uchu sice vznikají, ale jejich genetický program je úplně změněn a nejsou schopné se správně spojit s ostatními buňkami. „Nečekali jsme, že pokud vyřadíme protein ISL1, tak to bude mít tak veliké dopady. Je fascinující, že i navzdory tomuto dramatickému poškození, byla částečná funkčnost sluchu zachována. Plasticita vyvíjejících se neuronů během embryonálního vývoje je obrovská a v konečném důsledku vede k částečně úspěšné snaze vytvořit funkční sluchovou dráhu,“ shrnuje jedny z nejpřekvapivějších závěrů výzkumu Pavlínková. „Vědomí, že stejně velkou plasticitu musí vykazovat i buňky během embryonálního vývoje člověka, je dle mého názoru naprosto úžasné a šokující,“ dodává s nadějí, že by jednou mohly výsledky jejího výzkumu přispět k léčbě některých sluchových vad u konkrétních pacientů.
