Origins of vertebrate hematiopoiesis

Abstract

(ENGLISH) Hematopoiesis is dependent on the actions of hematopoietic stem cells (HSCs). This process is tightly controlled through a complex array of extrinsic and intrinsic factors. Even though the hematopoiesis seems to be well conserved across the disparate vertebrate animals, erythroid and thrombocytic differentiation have changed during the evolution of mammals. Specifically, adult mammalian red blood cells have the unique feature of being enucleated, and mammalian thrombocytes are not individual cells, but fragments of megakaryocytes, instead. It is likely that these enhancements provided a survival advantage to early mammalian species; however, they also bring up the question of evolutionary origin of these cells that studied using zebrafish (Danio rerio) model. First, it was necessary to generate a toolbox of a recombinant cytokines and optimized culture media that allowed us to manipulate zebrafish hematopoietic cells ex vivo in liquid and clonal cultures. Interestingly, teleost species underwent an extra duplication event during their evolution and as a result, two copies (paralogs) of some of the genes are present in zebrafish. This was also the case for majority of the cytokines from our toolbox and here, we provide functional characterization of these paralogs. Strikingly, our results...

(CZECH) Krvetvorba je závislá na schopnostech sebeobnovy a diferenciace krvetvorných kmenových buněk (HSCs). Tyto procesy jsou řízeny pomocí nejrůznějších mimo-buněčných a vnitro- buněčných signálů. Obecně je krvetvorba obratlovců velmi dobře konzervována. To však neplatí pro diferenciaci savčích a nesavčích erytrocytů a trombocytů. Během evoluce savců došlo k výrazným změnám během zrání těchto buněk. Savčí erytrocyty ztrácejí během diferenciace jádro a trombocyty vznikají odštěpováním z mnohojaderných megakaryocytů. Zdá se, že tyto změny přinesly celou řadu výhod, které primárně zvyšují biologickou fitness savčích buněk. Otázkou však zůstává evoluční původ těchto buněk, který jsme se rozhodli studovat na modelovém organizmu Dánia pruhovaného (zebřička). Nejprve však bylo nutné ustanovit podmínky kultivace rybích buněk ex vivo v tekutých a v polotuhých médiích. Připravili a charakterizovali jsme panel rybích cytokinů. Protože genom kostnatých ryb prošel během evoluce jednou duplikací navíc, mnoho genů nacházíme ve formě dvou paralogů. To se týká rovněž některých námi připravených cytokinů, např. Gcsf, Epo, Scf. Součástí této práce je charakterizace těchto paralogů. Naše výsledky ukazují, že rybí Gcsf je schopen kromě diferenciace myeloidních buněk se podílet také na sebeobnově a expanzi HSC....