Centrum biomolekulárního a buněčného inženýrství

Biologicky aktivní malé molekuly a zkonstruované proteiny v současnosti představují nejperspektivnější nástroje pro ovlivnění biologických procesů, jako jsou genomická stabilita, buněčný růst, diferenciace, indukce pluripotence, buněčná smrt nebo přežívání buněk. V rámci Centra biomolekulárního a buněčného inženýrství (CBCE) realizujeme strategii postavenou na definování biologicky důležitých cílů, racionálním návrhu a syntéze chemických sloučenin a zavedených testovacích systémů pro manipulaci s těmito procesy v živých buňkách s vysokou mírou kontroly.

Primárně se zaměříme na tyto cíle:

• Vývoj robustní, reprodukovatelné a efektivní platformy pro kultivace pluripotentních buněk a testování syntetických sloučenin: Využití embryonálních nebo indukovaných pluripotentních kmenových buněk pro středně- až vysokopropustné testování chemických sloučenin potenciálně regulujících přežívání, sebeobnovu a diferenciaci vyžaduje vývoj robustní, reprodukovatelné a efektivní kultivační platformy bez výživné vrstvy buněk jiného původu. Strategie pro dosažení tohoto cíle bude založena na postupné adaptaci pluripotentních kmenových buněk na chemicky definované médium, kultivační podmínky bez podpůrných buněk jiného původu a mnohojamkový kultivační formát.
• Vývoj víceúčelové technologie značení buněk pro in vitro a in vivo experimenty: Budou navrženy, syntetizovány a experimentálně ověřeny nové fluorescenční sondy pro zobrazování biomolekul a subbuněčných struktur. Pro kovalentní značení biomolekul a buněk budou použity haloalkan dehalogenázy mutované v katalytických doménách. Budou vyvinuty molekulární sondy pro zobrazování biomolekul a buněčných struktur.
• Vývoj malých bioaktivních molekul ovlivňujících genomovou stabilitu cestou vazby na nově definované molekulární cíle: V tomto podprojektu nejprve identifikujeme molekulární cíle, které se podílejí na stabilitě genomu. Zvláštní důraz bude kladen na synteticky letální kombinace bioaktivních molekul zaměřených na již validované a biologicky významné cíle relevantní léčbě nádorových onemocnění. V první fázi experimentů se zaměříme na následující molekuly: a) strukturně-specifické nukleázy, helikázy a DNA polymerázy alfa; b) molekuly kritické pro centrozomální funkci. Tento vývoj umožní identifikaci molekulárních cílů spojených se stabilitou genomu a výběr potenciálních inhibitorů, syntézu aktivních organických sloučenin a molekulární charakterizaci vybraných procesů spojených se stabilitou genomu.
• Vývoj bioaktivních povrchů – “molekulární trávník”: Chování buněk, včetně proliferace, migrace, přežívání, specifikace různých diferenciačních fenotypů a jejich skutečné funkce ve tkáních a orgánech je ovlivňováno podněty vycházejícími z interakcí s velkým množstvím molekul tvořících extracelulární matrix a povrchy okolních buněk. V tomto podprojektu využijeme proteinové inženýrství, organickou chemii, materiálové vědy a znalosti buněčných kultivací pro vývoj a testování nového flexibilního systému, který umožní vytváření velice komplexních biomimetických povrchů. Celý proces vyústí ve vytvoření molekulárního vzorkovacího systému určeného pro evaluaci biologických mikrostruktur schopných indukovat specifické buněčné fenotypy, získávání nových syntetických a instruktivních substrátů pro množení a diferenciaci buněk potenciálně použitelných v medicíně a validaci protokolů založených na diferencujících se nebo diferencovaných netransformovaných buňkách testovaných na různých bioaktivních površích.

Vědecký tým