ÚEM - výsledky aplikovaného výzkumu za rok 2014

Příčiny a léčba vzniku nádorů slinivky břišní

Nádory slinivky břišní představují jedno z nejzávažnějších nádorových onemoc-nění, v ČR přibude takřka 1000 pacientů ročně, z toho 900 jich zemře. Velkým problémem je, že více než 80% pacientů je diagnostikováno poměrně pozdě, s onemocněním v neléčitelném stádiu a většina z nich nepřežívá déle než 1 rok od diagnózy. Nová fakta o dědičné informaci vedoucí k pochopení vzniku nádorů slinivky břišní publikovalo v srpnu 2014 v prestižním vědeckém časopi-se Nature Genetics Mezinárodní konsorcium pro výzkum nádorů slinivky břišní (PANDORA). Vědci popsali čtyři nové varianty genů souvisejících s nádory slinivky. Genetickou podstatu onemocnění se daří odhalovat díky využití celo-genomových studií, jichž se účastní  tým Pavla Vodičky (Oddělení molekulární biologie nádorů). Nově publikované objevy přispějí k porozumění příčin, které vedou ke vzniku a rozvoji nádorů, a na jejich základě lze stanovit účinnou léčebnou strategii onemocnění.

Vliv životního prostředí na lidské zdraví

Pokračovaly rozsáhlé studie vlivu znečištění ovzduší na novorozence v Karviné a Českých Budějovicích. Výsledky překvapivě prokazují nedostatečný příjem zeleniny a ovoce u těhotných matek (doporučená denní dávka zeleniny byla přijata v Karviné u 16%, v Českých Budějovicích u 23%, ovoce v Karviné u 35%, v Českých Budějovicích u 62%).

Vědci z týmu Radima Šráma (Oddělení genetické ekotoxikologie) se zúčastnili metaanalýzy 147 000 evropských dětí, která prokázala vliv předčasných porodů a zvýšeného přírůstku porodní hmotnosti na výskyt bronchiálního astmatu, jež je jedním z nejčastějších onemocnění moderní doby. Postihuje dýchací cesty a z nich především průdušky.

Výzkum sluchu pro přípravu celosvětového standardu změny sluchu s věkem

Vědci z týmu Josefa Syky (Oddělení neurofyziologie sluchu)  publikovali výsledky výzkumu stárnutí lidského sluchu, který byl prováděn pomocí metod magnetické rezonance ve spolupráci s pracovištěm zobrazovacích metod IKEM. Prokázali v nich významné změny hladin neuropřenašečů ve sluchové kůře mozku v souvislosti se stárnutím a dále atrofické změny sluchové kůry u starých lidí, zjištěné přesnými morfometrickými metodami. Vyšetření funkční magnetickou rezonancí prokázalo, že v odpovědi na zvuk se mění rozdílně aktivita levé a pravé sluchové kůry u starých jedinců ve srovnání s mladými kontrolami, což ukazuje na existenci kompenzačních mechanismů přítomných ve stárnoucím mozku. U souboru několika set osob různého věku změřili přesně změny sluchu s věkem ve vysokofrekvenční oblasti  a výsledky publikovali v prestižním mezinárodním akustickém časopise. Předpokládá se, že výsledky budou využity pro přípravu celosvětového standardu změny sluchu s věkem.

V rámci smluvního výzkumu vědci provedli pro italsko-britskou firmu Autifony testování látky cílené na ovlivnění ušních šelestů (tinnitu) v elektrofy-ziologických a behaviorálních pokusech na zvířeti.

Přelom v léčbě střevních onemocnění

Vědci z Oddělení farmakologie Zdeňka Zídka v roce 2014 prokázali, že deriváty nově vyvíjených nízkomolekulárních látek, konkrétně pyrimidinu jsou nadějnými kandidáty pro léčbu chronických zánětlivých střevních onemocnění. Některé z nich snižují příznaky experimentální ulcerózní kolitidy, a to efektivněji než kyselina 5-aminosalicylová, která se jako lék standardně používá v klinické praxi. Látky a navrhované indikace byly koncem roku 2014 uznány v USA jako patent, jehož původci jsou Ústav organické chemie a biochemie a ÚEM AV ČR.

Nový pohled na biologické zubní náhrady

Vědci z týmu Miroslava Peterky (Oddělení teratologie) publikovali dva obsáhlé články shrnující výsledky dvacetiletého výzkumu prenatálního vývoje dentice na myším modelu a u člověka. Výsledky vyvracejí všeobecně uznávaný koncept morfogeneze dentice a nabízejí zcela nové interpretace výsledků studií o inter-akcích mezi zubním epitelem a mesenchymem, a o regulaci zubního vývoje na molekulární úrovni u myšího modelu (např. úloha signálních molekul a růstových faktorů). Tyto znalosti jsou důležité pro vývoj budoucích metod  vytváření biologických zubních náhrad, kdy bude v čelisti uchycen zubní implantát vzniklý na základě řízené diferenciace z živých buněk.

Nové poznatky o ischemickém poškození mozku 

Významným výsledkem týmu Miroslavy Anděrové (Oddělení buněčné neurofyziologie) je identifikace a funkční charakterizace hyperpolarizací a nukleotidy regulovaných (HCN) kationtových kanálů u astrocytů v ischemicky poškozené nervové tkáni. Tyto iontové kanály, které byly doposud popsány pouze u neuronů, jsou propustné pro Na⁺ a K⁺ ionty, a jejich zvýšená exprese u reaktivních astrocytů naznačuje, že mohou významně ovlivňovat základní funkce astrocytů v centrální nervové soustavě, mezi které patří udržování homeostázi iontů a neuropřenašečů, a následně, i rozsah poškození nervové tkáně. HCN kanály na cytoplasmatické membráně astrocytů tak mohou být významným cílovým proteinem v léčbě ischemicky poškozené nervové tkáně.

Rychlá buněčná adaptace na stres

Vědci z Oddělení mikroskopie Jana Malínského prokázali, že plasmatická membrána živých buněk je rozdělena do mikrodomén odlišného složení, struktury a biologické funkce. Ve spolupráci s MFF UK v Praze ukázali, že množství jednoho druhu těchto mikrodomén významně klesá při elektrické depolarizaci membrány, a to nezávisle na tom, zda byl pokles membránového potenciálu vyvolán běžným transportem iontů přes membránu, působením chemických látek, které narušují strukturu membrány, či vnějším elektrickým polem. Zmíněný jev může hrát zásadní roli v procesu rychlé adaptace buňky například v podmínkách akutního stresu.

Hodnocení kvality kmenových buněk  

Vědci týmu Govindana Dayanithiho (Oddělení molekulární neurofyziologie)

vypracovali charakterizaci a analýzu funkčních vlastností kmenových buněk z tukové tkáně i kostní dřeně. Dosažené výsledky ukazují, že kmenové buňky reagují na různé fyziologické podněty zvýšením intracelulární koncentrace Ca²⁺, která se mění v průběhu buněčného cyklu. Měření intracelulárního vápníku je důležitou metodou biologického výzkumu, protože Ca2+ ionty hrají významnou roli v buněčné signalizaci, je známo např., že vápníkové ionty jsou primárními regulátory kontrakce hladkého svalstva. Předpokládáme, že tento přístup by mohl být považovaný za klíčový prvek při určování „kvality’ kmenových buněk“ určených pro použití v klinických studiích.

Funkcionalizovaná nanovlákna zlepší kvalitu operace břišní kýly a přispějí ke snížení pooperačních komplikací

Skupina vědců Evžena Amlera (Oddělení tkáňového inženýrství)  dosáhla                    

optimalizace funkcionalizovaných nanovláken jako systému řízeného dodávání bioaktivních látek (živin a léků) přímo do místa poranění. Tento systém byl experimentálně použit konkrétně pro operaci břišní kýly. Nově vyvinuté materiály - síťky a metody jejich fixace - totiž umožňují laparoskopické operace i velkých kýl a rovněž kýl vzniklých po často se opakujících zákrocích. Velkým úspěchem je  příprava průmyslového vzoru funkcionalizované síťky pro operace břišní kýly vyvinutá společně s Fakultní nemocnicí Motol a 2.LF UK. Vzor je v konečném stadiu před podáním.

Pro lepší hojení velkých kostních defektů vyvinuli také porézní nosič z kolagenu, hydroxyapatitu a nanovláken funkcionalizovaných krevními deštičkami. Nosič obsahující tělu vlastní mesenchymální kmenové buňky urychluje a zlepšuje hojení kostních defektů a má proto potenciál pro využití v klinické praxi.

Vědcům byl udělen evropský patent pro vývoj biokompatibilního a biodegradabilního hydrogelového biomateriálu pro bezbuněčné ošetření postinfarktových nekróz, jež byl vyvinut společně s University of  Manchester, firmou PeptiGel Ltd. z Anglie, firmou Inspiralia ze Španělska (projevila zájem o licenci patentu)  a Ústavem makromolekulární chemie z Rumunska.

Použití mezenchymálních kmenových buněk pro léčbu rohovky

Vědci ze skupiny Vladimíra Holáně (Oddělení transplantační imunologie)

ukázali na modelu léčby poškozeného povrchu oka, že intravenózně podané mesenchymální kmenové buňky cíleně putují do místa poškození a tam uvolňují protizánětlivé molekuly a potlačují tak rozvoj nežádoucí místní zánětlivé reakce. Migrační a terapeutické vlastnosti kmenových buněk mohou být zesíleny ovlivněním kmenových buněk vybranými cytokiny (skupina malých sig-nálních proteinů, účastnících se významně v regulaci imunitní odpovědi. Výsledky ukazují, že mezenchymální kmenové buňky podané intravenózně mohou působit lokálně a přispívat k regeneraci poškozených tkání. Předpokládá se využití výsledku v klinické praxi zvláště pro léčbu defektů rohovky.

Možnosti léčby míšního poranění

Skupina vědců z týmu Evy Sykové (Oddělení neurověd) dosáhla několika významných výsledků: publikovala významnou práci v časopise Cell Transplantation, která se zabývá využitím neurálních prekurzorů odvozených  z lidských indukovaných pluripotentních buněk (iPS) v léčbě poranění míchy. Lidské indukované pluripotentní kmenové buňky jsou významným zdrojem pro léčbu mozku a míchy. Buňky po transplantaci totiž velmi dobře přežívají a dozrávají v různé typy tkáňově specifických neuronů, a navíc produkují růstové faktory, které stimulují růst poškozených nervových vláken a snižují atrofii poraněné tkáně. To velmi významným způsobem vede ke zlepšení motoriky potkanů s míšním poraněním.

Výzkum a léčba Amyotrofické laterální sklerózy

Vědci Oddělení neurověd Evy Sykové zjistili, že kmenové buňky kostní dřeně mohou mít pozitivní účinek na průběh neurodegenerativního onemocnění Amyotrofické laterální sklerózy. Při něm jsou napadány motoneurony, což vede během několika let ke smrti pacienta a na které není žádný dostupný lék.  V prestižním časopise Stem Cells byly publikovány výsledky experimentální studie, která se zabývá využitím lidských kmenových buněk v léčbě experimentálního modelu ALS. Transgenním potkanům se po aplikaci buněk prodloužila doba života od projevení příznaků o 30%, navíc došlo ke snížení apoptózy (programované buněčné smrti), zvýšení počtu motoneuronů  a zachování perineurálních sítí ve srovnání s kontrolními zvířaty. Ve spolupráci s firmou Bioinova pokračuje klinická studie ověření bezpečnosti léčby u pacientů s ALS.

Výzkumu nízkoteplotního plazmatu pro léčbu kožních defektů

Vědci Šárky Kubinové (Laboratoř biomateriálů a biofyzikálních metod) studovali interakci nízkoteplotního plazmatu s živými organismy, jež je perspektivní oblastí výzkumu fyziky plazmatu s návazností na přírodní a lékařské vědy. Nízkoteplotní plazma má nespecifické inhibiční účinky na mikroorganizmy, což představuje slibný potenciál zejména pro sterilizaci biologických povrchů a léčbu ran a kožních defektů. V roce 2014 byl přístroj pro generování nízkoteplotního plazmatu patentován a na jeho další vývoj, výrobu a zavedení do medicínské praxe získali vědci ÚEM spolu s Fyzikálním ústavem AV ČR a dalšími podniky grantovou podporu TA ČR v programu ALFA.

Více informací: prof. MUDr. Eva Syková, DrSc.

tel. 241 063 230, e-mail: sykova@biomed.cas.cz

http://www.iem.cas.cz/contacts/index.html