Projekt ZOE

Projekt ZOE je jedním ze dvou projektů Ústavu jaderné fyziky AV ČR vybraných Evropskou kosmickou agenturou jako součást vědeckého programu mise českého astronauta na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). Tento projekt má za cíl vyřešit vědeckou otázku, zda v prostředí mikrogravitace a zvýšené kosmické radiace proběhne počátek embryonálního vývoje blanatých obratlovců tak, aby mohl být jedinec v dospělosti pohlavně plodný.

Klíčem k vývoji pohlavně plodného jedince je rozlišení primordiálních zárodečných buněk ještě před tím, než začnou vznikat struktury (zárodečné vrstvy a později tkáně a orgány) vyvíjejícího se embrya. Tyto buňky nevznikají v místech vyvíjejících se pohlavních žláz, a musí tak do nich doputovat a usadit se v nich. Linie buněk vzniklá z primordiálních zárodečných buněk v pohlavních žlázách pak nakonec produkuje pohlavní buňky – spermie a vajíčka. V případě, že primordiální zárodečné buňky do základů pohlavních žláz nedoputují, jedinec se nestane plodným. Projekt ZOE zkoumá, jak mikrogravitace a kosmická radiace ovlivňují rané vývojové procesy a zda a do jaké míry mohou vést k jejich narušení a k případné pohlavní neplodnosti.

Studie bude probíhat na modelu křepelky japonské, jejíž embryonální vývoj je v mnoha ohledech podobný vývoji savců, tedy i člověka. Získané výsledky tak mohou přispět nejen k pochopení reprodukční biologie ve vesmíru, ale i k identifikaci biologických limitů dlouhodobého pobytu živých organismů mimo Zemi, kde by se počítalo s nutností pohlavního rozmnožování. Narušení těchto procesů by totiž mohlo představovat zásadní problém pro budoucí mnohogenerační mise či kolonizaci vesmíru.

Součástí projektu je vývoj speciálního modulárního transportního boxu, který zajistí bezpečný transport vajec na ISS a jejich návrat zpět na Zemi. Box bude vybaven sadou pasivních detektorů, které umožní po misi odečíst pravděpodobnou absorbovanou dávku kosmického záření embryi.

Samotná inkubace vajec proběhne v inkubátoru KUBIK, který je součástí laboratorního vybavení modulu Columbus. Inkubace bude trvat zhruba 6 dní. Po ukončení inkubace plánujeme zamražení vajec, čímž dojde k etickému ukončení života embryí, a zastavení dalšího vývoje. Hluboce zamražená embrya pak umožní analýzu nejen primordiálních zárodečných buněk, ale i změn v expresi RNA a proteinů v pozemských laboratořích. Výsledky projektu ZOE přispějí k lepšímu pochopení vlivu kosmického prostředí na vývoj blanatých obratlovců, a k přípravě budoucích dlouhodobých pilotovaných misí a vzniku extraterestriálních ekosystémů.

Řešitelský tým expertů

Projekt ZOE je realizován v Ústavu jaderné fyziky AV ČR. Za projektem stojí interdisciplinární tým odborníků z Oddělení dozimetrie záření se specializací na radiobiologii, embryologii, molekulární genetiku a dozimetrii.

Vedoucím řešitelského týmu projektu ZOE je Oldřich Zahradníček. Působí na Oddělení dozimetrie záření ÚJF, kde vede skupinu radiobiologie. Ve svém výzkumu se zaměřuje na biologickou účinnost ionizujícího záření a vliv radiace a mikrogravitace na raný embryonální vývoj drůbeže. Vedle toho se věnuje také výzkumu vlivu ionizujícího záření na nádorové buňky a biodozimetrii.
Kontakt: zahradnicek@ujf.cas.cz 

Pavel Trefil se na projektu ZOE podílí jako odborník v oblasti embryologie a biotechnologií. Působí v Ústavu jaderné fyziky AV ČR a současně se věnuje aplikovanému výzkumu v oblasti biotechnologií. V rámci projektu se zaměřuje na studium vlivu ionizujícího záření a mikrogravitace na primordiální zárodečné buňky a na interpretaci pozorovaných biologických změn souvisejících s reprodukčním potenciálem organismů.
Kontakt: trefil.pavel@ujf.cas.cz 

Tomáš Mikuš se v rámci projektu soustředí na molekulární identifikaci primordiálních buněk a zhodnocení dopadu simulované i reálné mikrogravitace a ionizujícího záření na embryonální vývoj kura domácího a křepelky japonské.
Kontakt: mikus@ujf.cas.cz 

Martina Zíková je molekulární a buněčná bioložka, která má v projektu ZOE na starosti experimenty s embryi, in vitro kultivace embryí a primordiálních zárodečných buněk a metody identifikace proteinů a exprese vybraných genů.
Kontakt: zikova.martina@ujf.cas.cz 

Iva Ambrožová se na experimentu podílí jako specialistka na dozimetrické hodnocení. V Ústavu jaderné fyziky AV ČR působí na Oddělení dozimetrie záření a má dlouholetou praxi v oblasti dozimetrie a mikrodozimetrie ionizujícího záření, včetně aplikací v letectví a kosmickém výzkumu. V projektu ZOE zajišťuje vyhodnocení radiační zátěže a interpretaci naměřených dat.
Kontakt: ambrozova@ujf.cas.cz 

Vedle vědců jsou součástí projektu také studentky doktorského studia Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně, Martina Šindlerová a Casimira Valerie Chuquimez Ventura, které budou vyhodnocovat změny v embryonálním vývoji pomocí micro-CT, a také se budou podílet na pokročilých analýzách s využitím transkriptomiky.