Současný rozvoj technologií zabývajících se vývojem nových materiálů používaných v průmyslu či v biomedicinských aplikacích přináší potenciální riziko pro zdraví či životní prostředí. Na Přírodovědecké fakultě umíme testovat toxicitu látek související s vývojem organismu nebo životním prostředím prostřednictvím embryí Danio rerio.
Výsledky testů toxicity prováděných v podmínkách in vitro (na buněčných kulturách) nenesou potřebné informace o komplexním mechanismu toxického účinku testovaných látek, tudíž je často nezbytné přistoupit také k testování v podmínkách in vivo (na živých modelech). Běžně bývá toxicita nových materiálů a látek testována na hlodavcích. Nejvíce využívaným modelovým organismem je myš. Nicméně toxikologické testování savců je drahé, časově náročné a často vyvolává vážné etické otázky, je tedy nutné věnovat se alternativním modelům. Používání savců pro pokusy také nese velmi komplikovanou administrativu v rámci ochrany zvířat (Evropská směrnice 2010/63/EU). [1] Díky našemu chovu jedinců Danio rerio a potřebnému vybavení jsme na našem pracovišti schopni relativně levně, rychle a nezávisle testovat toxicitu nejrůznějších druhů látek a analyzovat, kromě účinků čistě toxických a mutagenních, také účinky teratogenní.
Embrya Danio rerio jsou stále častěji používána jako modelový organismus v biomedicíně a toxikologii. Podle zásad tří R (Replacement, Reduction and Refinement), jsou rybí embrya považována za náhradu nebo doplnění ostatních metod. Použití embryí Danio rerio poskytuje alternativní přístup k testování celého organismu, který umožňuje řešit systémovou toxicitu a komplexní mechanizmus (např. chování). Podle OECD TG 236 není FET test považován za experimentování na zvířatech. Podle již zmíněné směrnice EU pro ochranu zvířat, brzká životní stádia ryb, která jsou charakterizována nezávislým krmením, nespadají do regulačních rámců zabývajících se pokusy na zvířatech. I tento fakt činí z ryb Danio rerio účinný nástroj pro velmi efektivní testování toxicity široké škály materiálů a látek. Standardizovaný Fish Embryo Test (FET) využívající embrya Danio rerio je levná a časově velmi efektivní alternativa pro zhodnocení potenciální toxicity související s vývojem organismu nebo životním prostředím. Postup pro testování chemických látek byl optimalizován, standardizován a validován studií OECD (TG 236). [2]
Obrázek 1: Fotografie reprezentující letální a sub-letální znaky toxicity u embryí Danio rerio. Zaznamenávána byla koagulace vajíčka, otok perikardu, retardace a malformace. Embrya 48 hodin po expozici: (A) Kontrola; (B) Embryo vykazující deformaci hlavy, ocasu a otok perikardu; (C) Embryo vykazující těžké vývojové vady; (D) Koagulace embrya
V průběhu FET testu je sledováno několik parametrů, ze kterých následně vyplývá závěr o toxicitě dané látky. Oplozená vajíčka jsou inkubována v podmínkách optimálních pro jejich vývoj. Po této inkubaci, kdy jsou vajíčka ve stádiu blastuly (velmi rané stádium mnohobuněčných organismů sestávající pouze z několika desítek buněk), jsou vložena do roztoků testované látky o několika různých koncentracích. Přímo v těchto látkách poté probíhají nejdůležitější momenty ontogeneze (embryonálního vývoje). Všechna embrya jsou sledována každých 24 hodin a pomocí binokulárního mikroskopu je detailně hodnocen jejich vývoj. 
Obrázek 2: Embrya 72 hodin po expozici: (E) Výrazný otok perikardu; (F) Deformace hlavy; (G) Těžký vývojový defekt; (H) Otok perikardu, nedostatečné oddělení ocasního pupenu. Černé šipky: deformace hlavy; Přerušované šipky: deformace ocasu; Bílé šipky: otok perikardu. Měřítko: 500 μm.
Sledovanými znaky, prozrazujícími odklon od běžného vývoje je například otok perikardu (osrdečník), nesprávná tvorba somitů (zakládající se svalové svazky), nedostatečné oddělení ocasního pupenu od žloutkového vaku, celková vývojová retardace, tělesné malformace, koagulace oplozených vajec či neuspokojivý (arytmický, nedostatečný) srdeční tep. Pomocí invertovaného mikroskopu jsou také pořizovány po celou dobu experimentu. Z těchto snímků a také přímým pozorováním jedinců je možné analyzovat toxicitu látek s různými mechanismy účinku.
Kontakty:
Mgr. Jan Malý, Ph.D., jan.maly@ujep.cz, PřF UJEP https://www.researchgate.net/profile/Jan_Maly3
Mgr. Michaela Liegertová, Ph.D., michaela.liegertova@gmail.com, PřF UJEP www.linkedin.com/in/michaelaliegertova
Mgr. Zuzana Nejedlá, nejedla.z@email.cz, PřF UJEP http://www.linkedin.com/in/zuzana-nejedlá-384002166/
Mgr. Regina Herma, hermaregina@gmail.com, PřF UJEP https://www.researchgate.net/profile/Regina_Herma https://www.linkedin.com/in/reginaherma/
