Cílem kurzu je rozšířit znalosti studentů o vývojově biologických procesech probíraných v rámci bakalářského studia. Stejně významným aspektem je vedení studentů ke kritickému pohledu na publikovaná fakta a jejich schopnost analyticky rozebrat odborný text a jeho obsah prezentovat vědecky orientovanému publiku.
Poslední úprava: Šebková Nataša, RNDr., Ph.D. (20.02.2018)
The course put emphasis on the broadening the student´s knowledge regarding the advances in the developmental processes gained during bachelor study. Very important aspect is the leading the students toward critical thinking about published data and the ability to analyse the scientific text and present the data in front of the informed audience.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (27.05.2019)
Literatura -
Kurz je postaven na základě recentních přehledných článků (review) aktuálních primárních vědeckých publikacích a světově uznávaných učebních textech (Gilbert et al., Developmental biology).
Poslední úprava: Šebková Nataša, RNDr., Ph.D. (20.02.2018)
The course is based on the up to date reviews, primary scientific papers and world textbooks such as Gilbert et al., Developmental biology.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (27.05.2019)
Požadavky ke zkoušce -
Zápočet bude udělen za zpracování a prezentaci eseje na vybrané téma týkající se současného výzkumu na poli vývojové biologie. Zkouška je formou online písemného testu obsahujícího 20 otázek (A,B,C nebo D) s jednou správnou odpovědí - dvě otázky na přednášku. Správně zodpovězená otázka je hodnocena 5-ti body. Nejvíce lze tedy získat 100 bodů.
100 - 90 bodů = 1
89 - 80 bodů = 2 79 - 60 bodů = 3
59 - 0 bodů = 4 (nedostatečně)
V případě, že se nebudete moci na test dostavit osobně (pobyt v zahraničí, COVID, atd), dejte mi, prosím vědět a test budete moci vypracovat vzdálenou formou z vašeho počítače. Budete vyzváni, abyste sdíleli svou pracovní plochu a váš obličej musí být snímán kamerou po celou dobu testu. Pokud bodové hodnocení písemného testu bude méně jak 60 bodů (nedostatečně) pak všechny opravné termíny budou ve formě ústního přezkoušení buď online formou nebo osobně.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (29.01.2021)
Requirements to the exam
Credits are given for the working out and presentation of essay focused on some selected topic regarding the recent research in the field of developmental biology. The exam is online writting test containig 20 single-option questions (A,B,C or D), two questions per lecture. One question = 5 points (100 points maximum in total).
100 - 90 points = 1
89 - 80 points = 2 79 - 60 points = 3
59 - 0 points = 4 (not pass)
In the case you can´t work out the test at the faculty (foreign students, COVID issue etc), please let me know and I arrange the distant form for you. You will be invited to share your desktop and your face must be monitored by camera. If you don´t pass the writting test, the subsequent correction terms will be arranged via online or personal oral examination.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (29.01.2021)
Sylabus -
1) Jiří Pergner - Od genotypu k fenotypu – vývojové informace uložené v DNA mimo protein kódující sekvence
V přednášce budou připomenuty známé poznatky o informaci uložené mimo protein-kódující sekvence jaderné DNA, konkrétně informace o struktuře promotorových sekvencí, miRNA a dlouhých nekódujících RNA. Tyto poznatky budou rozšířeny o recentní informace o vztahu těchto protein-nekódujících sekvencí k vývojovým procesům. Dále budou probrány aktuální pohledy na sekvence uložené v primární struktuře jaderné DNA nutné pro její organizaci v 3D prostoru a důležitost tohoto prostorového uspořádání k vývojovým procesům.
2) Marie Macůrková - Časná embryogeneze bezobratlých
Nové pohledy na mozaikový a regulační vývoj, ustavení asymetrie, vliv stochastické genové exprese, srovnání časného vývoje zavedených a méně známých modelů bezobratlých
Aktuální pohled na roli 3D struktury genomu ve vztahu k transkripční regulaci - Topologically associated domains (TADs). Vlastnosti TADs, jejich změny v evoluci a v průběhu ontogeneze. Nekódující RNA regulující genovou expresi.
3) Vladimír Soukup - Genové regulační sítě a jejich vlastnosti
Genové regulační sítě (GRN) během vývoje, jejich vlastnosti, logika, hierarchie a prostorová a časová souslednost. Komponenty GRN a vztahy mezi nimi, příklady modulů, nódy, jejich zesíťování, inputy a outputy, cis-regulace. GRN během embryonálního vývoje a specifikace buněčných linií na příkladu ježovky. Modifikace GRN a evoluce tělních plánů, evoluční stabilita kernelů a plasticita periferních částí. Evoluce nových znaků modifikací stávající GRN nebo koopcí GRN pro nové funkce.
4)Jan Mašek - Pokroky v časné embryogenezi obratlovců
Embryonální kmenové buňky, iPSCs, organoidy, gastruloidy a embrya ze zkumavky
5) Marie Macůrková - Regulace genové exprese v organogenezi
Signální dráhy regulující vývoj vybraných orgánových soustav, rozdíly a podobnosti mezi různými skupinami živočichů, transkriptomika na úrovni orgánů
6) Vladimír Krylov - Embryonální vývoj končetin u obratlovců
Vznik končetinového pupene, polarizace vyvíjejících se končetin, role HOX genů a jejich genových produktů včetně podřízených signálních drah. Poruchy při vývoji končetin, evoluční porovnání vývoje končetin napříč obratlovci
7) Vladimír Soukup - Regenerace
Regenerace vs. hojení. Příklady regenerujících tkání v živočišné říši, regenerace u obratlovců. Ocasatí obojživelníci coby mistři regenerace. Regenerace ocasu a končetiny. Dediferenciace, transdiferenciace a buněčné procesy během regenerace. Regenerace coby repetice vývoje?7)
8) Vladimír Krylov - Embryonální vývoj srdce a entodermu
Embryonální vývoj základů srdce, trávicí a dýchací soustavy, primárních pohlavních orgánů a ledvin. Evoluční srovnání
9) Robert Černý - Advances in Epithelial Developmental Biology: Ectoderm-endoderm interactions in developing vertebrate head
Pokroky v pochopení biologie epitelů na rozhraní ektodermu-endodermu.
10) Robert Černý - Advances in Mesenchyme Developmental Biology: Neural crest-derived mesenchyme as the prime example of developmental biology of mesenchymal cells
Pokroky v biologii mesenchymatických buněk - "starý" mezodermální mesenchym vs. "nový" mesenchym původu neurální lišty.
Předmět je vyučován za podpory projektu Zvýšení kvality vzdělávání na UK a jeho relevance pro potřeby trhu práce, reg.č. CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_015/0002362.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (22.11.2025)
1) From genotype to phenotype – Developmental information stored in DNA outside of protein-coding sequences - Jiri Pergner
The lecture will start with a reminder of textbook knowledge about non-protein coding information stored in DNA, particularly the structure of promoter sequences, miRNAs, and long non-coding RNAs. This knowledge will be broadened with recent information about their relationship to the Developmental processes. Next, the lecture will provide an overview of recent views on primary nuclear DNA sequences necessary for its organization in 3D space and the importance of such spatial distribution to the Developmental processes.
2) Early embryogenesis of non-vertebrates - Marie Macurkova
New views on the mosaic and regulatory development, asymmetry, the effect of the stochastic gene expression, and comparison of the early embryonic development regarding well-established and new non-vertebrate model organisms.
3) Gene regulatory networks and their features - Vladimir Soukup
Gene regulatory networks (GRN) during development, their features, logic, hierarchy, and spatial and temporal sequence. GRN components and mutual relationships, module examples, nods and their networking, inputs and outputs, cis-regulation. GRN during embryonic development and cell line specification in sea urchin model. GRN modifications and the evolution of body plans, evolutionary stability of Kernels, and plasticity of periphery parts. Evolution of new characters by modifying existing GRNs or co-opting GRNs for new features.
4)Jan Mašek - Advances in Early Vertebrate Embryogenesis
Embryonic stem cells, iPSCs, organoids, gastruloids, and in vitro embryos
5) Regulation of gene expression in organogenesis - Marie Macurkova
Signalling pathways regulating the development of selected organ systems, differences, and similarities among various animal groups, transcriptomics on the organ level.
6) Limb development in vertebrates - Vladimír Krylov
Emergence of the limb bud, polarization of the developing limbs, the role of hox genes and their gene products including downstream signalling pathways. Failures during limb development, evolutionary comparison of the limb development among vertebrates.
7) Regeneration - Vladimir Soukup
Regeneration vs. healing. Examples of regenerating tissues in the animal kingdom, regeneration in vertebrates. Tailed amphibians as masters of regeneration. Tail and limb regeneration. Dedifferentiation, transdifferentiation and cellular processes during regeneration. Regeneration as a repetition of development?)
8) Heart and endoderm - Vladimír Krylov
Embryonic development of the heart, digestive and respiratory tract, primary gonads and kidney. Evolutionary comparison.
9) Advances in Epithelial Developmental Biology - Robert Černý
Ectoderm-endoderm interactions in developing vertebrate head
10) Advances in Mesenchyme Developmental Biology - Robert Černý
Neural crest-derived mesenchyme as a prime example of developmental biology of mesenchymal cells
The course is taught with the support of the project reg. number CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_015/0002362
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (22.11.2025)
Výsledky učení -
Po úspěšném absolvování předmětu bude student schopen:
Vysvětlit roli nekódujících oblastí genomu (promotory/enhancery, miRNA, lncRNA) ve vývojové regulaci a uvést příklady jejich funkčních dopadů na fenotyp. (Porozumění)
Interpretovat principy 3D organizace genomu (např. TADs) a odvodit, jak prostorové uspořádání chromatinu ovlivňuje transkripční programy během ontogeneze a v evoluci. (Analýza)
Porovnat mozaikový a regulační typ časného vývoje u bezobratlých a posoudit význam asymetrie, gradientu morfogenů a stochastické genové exprese napříč modelovými organismy. (Analýza–Hodnocení)
Popsat a analyzovat strukturu genových regulačních sítí (GRN), jejich hierarchii, logiku, časoprostorovou dynamiku a vztahy mezi uzly, moduly, inputy/outputy a cis-regulací. (Analýza)
Aplikovat koncept GRN na konkrétní příklad specifikace buněčných linií (např. u ježovky) a interpretovat experimentální/omické výstupy v kontextu síťové regulace. (Aplikace–Analýza)
Vyhodnotit principy evoluce tělních plánů na základě modifikací a koopce GRN a rozlišit evolučně stabilní „kernely“ od plastických periferních částí sítí. (Hodnocení)
Vysvětlit současné přístupy k modelování rané embryogeneze obratlovců (ESC, iPSC, organoidy, gastruloidy, „embrya ze zkumavky“) a kriticky posoudit jejich přínosy a limity. (Porozumění–Hodnocení)
Analyzovat roli klíčových signálních drah v organogenezi vybraných orgánových soustav a porovnat podobnosti/rozdíly mezi hlavními živočišnými liniemi. (Analýza)
Interpretovat transkriptomická data na úrovni orgánů a navrhnout základní postup pro jejich využití při studiu vývoje a buněčných stavů. (Aplikace–Syntéza)
Vysvětlit a integrovat mechanizmy vývoje končetin obratlovců (končetinový pupen, polarizace, HOX a navázané signální dráhy) a předpovědět důsledky vybraných poruch/regulačních zásahů. (Analýza–Aplikace)
Popsat a porovnat vývoj srdce a derivátů entodermu (trávicí/dýchací soustava, gonády, ledviny) a diskutovat evoluční souvislosti těchto procesů. (Porozumění–Hodnocení)
Rozlišit a zhodnotit regeneraci vs. hojení, vysvětlit buněčné procesy (dediferenciace, transdiferenciace) a posoudit, do jaké míry je regenerace „repeticí vývoje“ na příkladech obratlovců (např. ocasatí obojživelníci). (Analýza–Hodnocení)
Vysvětlit význam epitel–endodermových interakcí během vývoje hlavy obratlovců a interpretovat jejich roli v morfogenezi a tkáňové specifikaci. (Analýza)
Porovnat vývojovou biologii mesenchymu „klasického“ mezodermálního původu a mesenchymu odvozeného z neurální lišty a vyhodnotit jejich specifické vývojové potenciály. (Analýza–Hodnocení)
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (19.12.2025)
After successful completion of the course, the student will be able to:
Explain how non-coding genomic regions (promoters/enhancers, miRNAs, lncRNAs) contribute to developmental regulation and provide examples of their phenotypic consequences. (Understanding)
Interpret principles of 3D genome organization (e.g., TADs) and infer how chromatin architecture shapes transcriptional programs during ontogeny and evolution. (Analysis)
Compare mosaic and regulative early development in invertebrates and evaluate the roles of asymmetry, morphogen gradients, and stochastic gene expression across model systems. (Analysis–Evaluation)
Describe and analyze the structure of gene regulatory networks (GRNs), including hierarchy, logic, spatiotemporal dynamics, and relationships among nodes, modules, inputs/outputs, and cis-regulatory control. (Analysis)
Apply the GRN framework to a concrete lineage-specification example (e.g., sea urchin) and interpret experimental and omics outputs in a network-regulation context. (Application–Analysis)
Evaluate mechanisms of body-plan evolution via GRN modification and co-option, and distinguish evolutionarily stable “kernels” from more plastic peripheral network components. (Evaluation)
Explain modern approaches for modeling early vertebrate embryogenesis (ESCs, iPSCs, organoids, gastruloids, in vitro embryos) and critically assess their strengths and limitations. (Understanding–Evaluation)
Analyze how major signaling pathways regulate organogenesis in selected organ systems and compare similarities and differences across major animal lineages. (Analysis)
Interpret organ-level transcriptomic data and propose a basic workflow for using such data to study developmental trajectories and cell states. (Application–Synthesis)
Explain and integrate mechanisms of vertebrate limb development (bud initiation, patterning/polarity, HOX genes and downstream signaling) and predict outcomes of selected perturbations or defects. (Analysis–Application)
Describe and compare heart and endoderm-derived organ development (digestive/respiratory systems, gonads, kidneys) and discuss their evolutionary context. (Understanding–Evaluation)
Differentiate and evaluate regeneration versus wound healing, explain key cellular processes (dedifferentiation, transdifferentiation), and assess to what extent regeneration represents a “replay of development” using vertebrate examples (e.g., urodeles). (Analysis–Evaluation)
Explain the importance of ectoderm–endoderm epithelial interactions in vertebrate head development and interpret their roles in morphogenesis and tissue specification. (Analysis)
Compare mesenchymal developmental biology of “classical” mesoderm-derived mesenchyme versus neural crest-derived mesenchyme and evaluate their distinct developmental potentials. (Analysis–Evaluation)
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (19.12.2025)
Vstupní požadavky
Zvládnout výuku v anglickém jazyce.
Poslední úprava: Šebková Nataša, RNDr., Ph.D. (12.09.2019)
