Studium krvetvorby u modelu Danio rerio

Abstract

Regulace buněčného osudu je precizně řízený proces, který v přirozeném biologickém prostředí zajišťuje vznik správného počtu buněk na správných místech během celého života organismu. Tento proces lze zkoumat a ovlivňovat pomocí syntetických nástrojů. Regulační genové sítě, jež rozhodování o osudu buněk řídí, však dosud nejsou plně objasněny. Nástroje pro jejich studium jakožto vzájemně propojených systémů, které by byly efektivní z hlediska času a využitelných zdrojů, mají stále značný prostor pro další rozvoj. Tato práce se zaměřuje na přirozený kontext regulace buněčného osudu během hematopoézy, tedy procesu tvorby krevních buněk, u ryby dania pruhovaného. Zároveň se věnuje inovaci syntetických nástrojů pro studium a ovlivňování tohoto procesu s cílem jejich využití v širších biologických souvislostech. V první části práce jsou zkoumány čtyři kandidátní geny - c1qtnf7, nkx2.7, osm a il11 - se záměrem identifikovat nové regulátory hematopoézy. U žádného z těchto genů však dosud nebyla potvrzena role v tomto procesu. Ve druhé části práce bylo zaměření rozšířeno na vývoj obecnějších strategií pro zkoumání a řízení buněčného osudu napříč různými biologickými systémy. V rámci tohoto úsilí byl vyvinut systém CRISPR-indukovatelné Cre rekombinázy, nazvaný SWITCHER, a navrženo vylepšení orthogonální...

Regulation of cell fate is a carefully orchestrated process that, in its natural biological context, ensures the generation of the right number of cells in the correct locations throughout an organism's life. This process can be both studied and manipulated using synthetic tools. However, the gene regulatory networks that control cell fate decisions are notyet fully understood and time- and cost-effective tools to study these networks as interconnected systems possess extensive capacity for improvement. In this thesis, we focus on the natural context of cell fate regulation during zebrafish hematopoiesis- the process of blood cell formation and on the innovation of synthetic tools to study and manipulate this process applicable in general settings. In the first part of this thesis, we investigated four candidate genes c1qtnf7, nkx2.7, osm, and il11 with the goal of identifying novel regulators of hematopoiesis. However, none of these genes has been confirmed to play a role in hematopoiesis so far. In the second part of this thesis, we expanded our focus to develop broader strategies that can be used to investigate and control cell fate across different biological systems. During this process, we developed the CRISPR-inducible Cre recombinase system called SWITCHER and suggested further improvements...