Působí v rámci týmu Protein Engineering ICRC v Loschmidtových laboratořích Přírodovědecké fakulty MU. V roce 2020 získal Fulbrightovo stipendium, díky kterému absolvoval semestr na Texaské univerzitě v Austinu ve skupině prof. Kennetha A. Johnsona. V letošním roce úspěšně obhájil doktorát v oboru Molekulární a buněčná biologie a genetika. Za svoji práci na téma „Racionální návrh proteinů řízený kinetickými studiemi“ získal cenu rektora MU. Zopakoval tak svůj úspěch z roku 2018, kdy byl stejně oceněn za vynikající výsledky v rámci magisterského studia. V rozhovoru nám popsal svoje vědecké začátky i úspěchy ve zkoumání „svítících“ enzymů nebo léků na mozkovou mrtvici.
Foto: RNDr. Martin Toul, Ph.D.
Jaká byla vaše cest ke vědě?
Myslím, že jakýsi vědecký či badatelský duch v sobě má snad každé malé dítě, které od narození krůček po krůčku objevuje svět kolem sebe. Ne každému to však vydrží do dospělosti. U mě tento zájem přetrval, což je vlastně důvodem, proč jsem se cestou vědy vydal. Díky starší sestře a jejím školním poznámkám mě už asi od druhé třídy základní školy zajímala chemie – rád jsem se učil názvy chemických prvků, vyplňoval jejich značky v křížovkách a těšil jsem se, až i já budu mít tento předmět ve škole. Ačkoli mě bavila i matematika a fyzika, chemie vždy vedla. Při výběru vysoké školy jsem tedy měl celkem jasno. Zajímavé je možná jen to, že k biologii jsem nikdy neměl příliš kladný vztah a dostal jsem se k ní více do hloubky až výběrem studijního programu Biochemie, neboť jsem viděl větší potenciál v propojení chemického výzkumu s živou přírodou. Nakonec se ukázalo, že zatímco oblasti živočišné a rostlinné biologie probírané na základní a střední škole mě opravdu asi nikdy moc nenadchnou, v mikrosvětě na úrovni biomolekul, DNA a proteinů, jsem se našel. Aktuálně tak ve svém výzkumu propojuji biologii s chemií, ale i fyzikou a matematikou, takže dělám přesně to, co mě naplňuje nejvíce.
Čím konkrétně se ve výzkumu zabýváte?
V naší výzkumné skupině Loschmidtových laboratoří se obecně věnujeme proteinovému inženýrství. To znamená, že protein cíleně upravujeme tak, aby vykazoval vylepšené vlastnosti nebo se zbavil nežádoucích vedlejších účinků pro efektivnější využití v praxi. Proteiny totiž nacházejí celou řadu uplatnění, ať už jako léčiva v klinické praxi, komponenty v diagnostických kitech, anebo činidla pro produkci důležitých materiálů v biotechnologiích. Díky proteinovému inženýrství můžeme těmto molekulám zvyšovat efektivitu jejich působení, jejich tepelnou odolnost, či třeba selektivitu daného procesu, aby bylo jejich využití v praxi a v průmyslu opravdu reálné. Já se konkrétně zaměřuji mimo jiné na dvě významné skupiny proteinů. První skupinou jsou trombolytika, používaná jako léčiva pro rozpuštění krevních sraženin při cévní mozkové příhodě či infarktu myokardu. Tu druhou skupinou jsou luciferasy, bioluminiscenční „svítící“ enzymy, které se používají v diagnostických kitech, ale mohly by do budoucna sloužit i jako alternativní zdroj svícení. Všechny tyto proteiny však trpí určitými slabinami, které je potřeba odstranit, aby plnily svoji roli pro daný účel opravdu efektivně. A k tomu právě slouží úpravy pomocí proteinového inženýrství.
O čem byla Vaše doktorská práce?
Disertační práce byla zaměřena na využití pokročilých kinetických metod pro odhalení největších slabin studovaných proteinů a jejich následné odstranění. Největším kamenem úrazu proteinového inženýrství je to, že v případě nedokonalých proteinů zpočátku tak úplně nevíme, co přesně je na nich potřeba pozměnit a vylepšit, aby byly pro daný účel efektivnější. A právě detailní kinetická analýza je jedním z nástrojů, jak přesně odhalit mechanismus fungování proteinů na molekulární úrovni a zároveň identifikovat, který krok tohoto mechanismu je tzv. limitující. Díky tomu se můžeme specificky zaměřit na tuto největší slabinu a cíleně ji upravit, čímž se výrazně zvyšuje šance na úspěšně zdokonalení proteinu, než kdybychom ho náhodně upravovali „naslepo“. Touto strategií se nám podařilo vytvořit např. upravené trombolytikum s potenciálem vykazovat snížené riziko krvácení po podání, anebo vylepšenou luciferasu se stonásobně prodlouženou svítivostí pro dlouhodobé vyzařování bioluminiscenčního světla.
Jak byste vysvětlil přínos vašeho výzkumu úplnému laikovi?
V rámci zmiňovaného projektu trombolytických proteinů chceme zdokonalit aktuální léčivo na mozkovou mrtvici a vyvinout něco účinnějšího, co by dokázalo zachránit spoustu pacientů po celém světě. Na kardiovaskulární choroby (z velké části infarkt myokardu a cévní mozkové příhody) ročně zemře téměř 18 milionů lidí, což je hrozivé číslo, takže je motivace obrovská. Co se pak týče výzkumu zaměřeného na svítící enzymy luciferasy, zde je možností několik. V diagnostické praxi se luciferasy hojně používají pro detekci různých biomarkerů (tzn. měřitelných ukazatelů) onemocnění, takže jejich vylepšení nám umožní tuto detekci ještě více zefektivnit a zvýšit její citlivost, případně rozšířit na zachycení dalších důležitých látek. Mimo klinickou praxi je zde pak obrovský potenciál využít luciferasy jako alternativní zdroj svícení oproti klasickým žárovkám. Díky systému založenému na biomolekulách by takové svícení mohlo být plně obnovitelné a udržitelné.
Přispělo nějak k vašemu úspěchu i vaše působení v ICRC?
Zcela jednoznačně. Napojení naší výzkumné skupiny právě na ICRC bylo klíčové. Díky němu jsme se dostali ke klinicky zaměřeným projektům, které jsou velice atraktivní a přinášejí obrovský přesah do našeho života. Zároveň jsme díky ICRC mohli vytvořit velké konsorcium STROKE Brno, které sdružuje odborníky z mnoha oblastí. Tím se dostává náš výzkum mozkové mrtvice na mnohem vyšší úroveň a umožňuje nám neskončit s výzkumem pouze na úrovni vědeckého článku, ale pokusit se případný nový lék posunout do dalších fází testování. V rámci spolupráce je možné jej otestovat na reálných lidských krevních sraženinách a taktéž in vivo na zvířecích modelech, aby bylo jasné, zda jde opravdu o atraktivního kandidáta před případným klinickým testováním. V důsledku napojení na lékaře z FNUSA máme navíc jistotu, že se výzkum ubírá správným směrem a nesnažíme se v laboratorních podmínkách vylepšovat něco, co v praxi stejně žádný lékař nevyužije.
Jaké jsou Vaše plány do budoucna?
Zrovna jsem dokončil svoje doktorské studium, takže mě čeká přesun do nových zajímavých vědeckých oblastí, abych si rozšířil obzory a naučil se něco nového. Mířím teď na postdoktorskou pozici do zahraničí. Absolvoval jsem několik pohovorů a nakonec se rozhodl pro pozici v belgickém institutu VIB, která naplní mé budoucí plány v několika nejbližších letech. Následně je moje aktuální vize taková, že bych se rád vrátil do České republiky a věnoval se zde vlastnímu výzkumu na akademické půdě. Jsem ale otevřen různým příležitostem, takže to třeba nakonec dopadne jinak a skončím v jiné zemi nebo nějaké biotechnologické firmě. Kdo ví. V každém případě bych ale rád zůstal ve vědeckém prostředí a dále prozkoumával neprobádané.
Děkuji za rozhovor a přeji vám, ať je vaše bádání nadále úspěšné.
Autorka: Marta Vrlová, M.A., MPH, Senior PR Specialist ICRC, marta.vrlova@fnusa.cz.
Kontakt pro média: Ing. Jiří Erlebach, vedoucí Oddělení PR a marketingu, tiskový mluvčí FNUSA, +420 543 182 006, jiri.erlebach@fnusa.cz.
BEATsep – prestižní evropský grant HORIZON EUROPE míří do Brna
Výzkumnému týmu Buněčné a molekulární imunoregulace (CMI) Mezinárodního centra klinického výzkumu (ICRC) se podařilo získat prestižní mezinárodní grant HORIZON EUROPE. Projekt se zaměří na výzkum sepse a septického šoku, které ročně postihnou až 50 milionů lidí po celém světě a stojí téměř za 20 % světových úmrtí. U většiny přeživších pacientů navíc dochází k rozvoji dalších komplikací, které mají vliv na kvalitu jejich života. Celkový rozpočet projektu BEATsep činí 6,9 milionů Euro.
Tento úspěch je ještě podtržen faktem, že CMI-ICRC projekt iniciovalo, následně sestavilo konsorcium partnerů, dále bude působit v pozici koordinátora celého projektu. Jde teprve o třetí projekt v kategorii Výzkum a inovace zaměřený na zdraví populace, který bude koordinovaný z ČR. “Projekt je výsledkem našeho několikaletého úsilí v rámci konsorcia, dává šanci lépe pochopit a zásadně změnit rekonvalescenci dětských i dospělých pacientů, kteří prodělali septický šok. Tento projekt bychom projekt nedokázali připravit bez intenzivní administrativní podpory, kterou máme v ICRC k dispozici” doplnil Dr. Jan Frič, vedoucí CMI.
Projekt BEATsep bude využívat interdisciplinární přístup, který spojí výzkumné a klinické týmy zabývající se specifickými aspekty rozvoje, léčby a prevence dlouhodobých následků sepse a jejich vlivu na kvalitu života pacientů. Komplexní klinická a výzkumná data získaná během projektu budou s využitím algoritmů umělé inteligence integrována do snadno použitelného prediktivního nástroje schopného identifikovat pacienty s nejvyšším rizikem komplikací. Dále konsorcium plánuje navrhnout strategii terciární prevence, která by pomohla rozvoji takových následků předcházet.
Za tímto účelem vzniklo konsorcium, které bude tuto problematiku v následujících pěti letech řešit. Konsorcium spojuje renomované experty na imuno-metabolismus, imunofenotyp, výzkum diagnostických znaků a několik klinických týmů pečujících o dospělé i dětské pacienty se sepsí. “Sestavení konsorcia, které již v současné době pracuje na několika společných projektech, zabralo bezmála dva roky intenzivních připrav a networkingu.” říká Dr. Marcela Hortová-Kohoutková z výzkumné skupiny CMI, která se na přípravě projektu zásadně podílela.
Celkově bude do BEATsep projektu koordinovaného ICRC-FNUSA zapojeno 10 partnerů z 6 evropských zemí včetně 1) CIML – Centre d’immunologie de Marseille-Luminy – (Aix-Marseille Université/CNRS/Inserm); 2) The Institute of Innate Immunity, at the Medical Faculty of the University of Bonn, Germany; 3) Faculty of Medicine at the Comenius University in Slovakia; 4) the Ludwig Boltzmann Institute for Traumatology, Vienna, Austria; 5) BioVariance GmbH, Germany; 6) Masaryk University, Brno, Czechia; 7) National Institute of Health, Prague, Czechia; 8) University of Galway and 9) APHM – Marseille Hospitals. BEATsep spojí renomované experty na imunometabolismus, epigenetiku, imunofenotypizaci, diagnostický výzkum a nekolik klinických týmů pečujících o dětské i dospělé pacienty se sepsí. ”Projekt BEATsep je ukázkou inovativního a úspěšného propojení translačního a klinického výzkumu, know-how našich a mezinárodních vědců, a spolupráce mezi nemocnicemi, univerzitami a dalšími vědeckými institucemi, které mají renomé. Jsem hrdá na to, že koordinátorský tým je z ICRC, společného pracoviště Fakultní nemocnice u sv. Anny a Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně,” uvedla Prof. MUDr. Irena Rektorová, přednostka ICRC.
Pro více informací a aktuality @BEATsepsis (Twitter, X), www.beatsepsis.eu, LinkedIN
Mezinárodní centrum klinického výzkumu (ICRC) je společným pracovištěm Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně a Lékařské fakulty Masarykovy univerzity.
V mikrosvětě jsem se našel
Působí v rámci týmu Protein Engineering ICRC v Loschmidtových laboratořích Přírodovědecké fakulty MU. V roce 2020 získal Fulbrightovo stipendium, díky kterému absolvoval semestr na Texaské univerzitě v Austinu ve skupině prof. Kennetha A. Johnsona. V letošním roce úspěšně obhájil doktorát v oboru Molekulární a buněčná biologie a genetika. Za svoji práci na téma „Racionální návrh proteinů řízený kinetickými studiemi“ získal cenu rektora MU. Zopakoval tak svůj úspěch z roku 2018, kdy byl stejně oceněn za vynikající výsledky v rámci magisterského studia. V rozhovoru nám popsal svoje vědecké začátky i úspěchy ve zkoumání „svítících“ enzymů nebo léků na mozkovou mrtvici.
Foto: RNDr. Martin Toul, Ph.D.
Jaká byla vaše cest ke vědě?
Myslím, že jakýsi vědecký či badatelský duch v sobě má snad každé malé dítě, které od narození krůček po krůčku objevuje svět kolem sebe. Ne každému to však vydrží do dospělosti. U mě tento zájem přetrval, což je vlastně důvodem, proč jsem se cestou vědy vydal. Díky starší sestře a jejím školním poznámkám mě už asi od druhé třídy základní školy zajímala chemie – rád jsem se učil názvy chemických prvků, vyplňoval jejich značky v křížovkách a těšil jsem se, až i já budu mít tento předmět ve škole. Ačkoli mě bavila i matematika a fyzika, chemie vždy vedla. Při výběru vysoké školy jsem tedy měl celkem jasno. Zajímavé je možná jen to, že k biologii jsem nikdy neměl příliš kladný vztah a dostal jsem se k ní více do hloubky až výběrem studijního programu Biochemie, neboť jsem viděl větší potenciál v propojení chemického výzkumu s živou přírodou. Nakonec se ukázalo, že zatímco oblasti živočišné a rostlinné biologie probírané na základní a střední škole mě opravdu asi nikdy moc nenadchnou, v mikrosvětě na úrovni biomolekul, DNA a proteinů, jsem se našel. Aktuálně tak ve svém výzkumu propojuji biologii s chemií, ale i fyzikou a matematikou, takže dělám přesně to, co mě naplňuje nejvíce.
Čím konkrétně se ve výzkumu zabýváte?
V naší výzkumné skupině Loschmidtových laboratoří se obecně věnujeme proteinovému inženýrství. To znamená, že protein cíleně upravujeme tak, aby vykazoval vylepšené vlastnosti nebo se zbavil nežádoucích vedlejších účinků pro efektivnější využití v praxi. Proteiny totiž nacházejí celou řadu uplatnění, ať už jako léčiva v klinické praxi, komponenty v diagnostických kitech, anebo činidla pro produkci důležitých materiálů v biotechnologiích. Díky proteinovému inženýrství můžeme těmto molekulám zvyšovat efektivitu jejich působení, jejich tepelnou odolnost, či třeba selektivitu daného procesu, aby bylo jejich využití v praxi a v průmyslu opravdu reálné. Já se konkrétně zaměřuji mimo jiné na dvě významné skupiny proteinů. První skupinou jsou trombolytika, používaná jako léčiva pro rozpuštění krevních sraženin při cévní mozkové příhodě či infarktu myokardu. Tu druhou skupinou jsou luciferasy, bioluminiscenční „svítící“ enzymy, které se používají v diagnostických kitech, ale mohly by do budoucna sloužit i jako alternativní zdroj svícení. Všechny tyto proteiny však trpí určitými slabinami, které je potřeba odstranit, aby plnily svoji roli pro daný účel opravdu efektivně. A k tomu právě slouží úpravy pomocí proteinového inženýrství.
O čem byla Vaše doktorská práce?
Disertační práce byla zaměřena na využití pokročilých kinetických metod pro odhalení největších slabin studovaných proteinů a jejich následné odstranění. Největším kamenem úrazu proteinového inženýrství je to, že v případě nedokonalých proteinů zpočátku tak úplně nevíme, co přesně je na nich potřeba pozměnit a vylepšit, aby byly pro daný účel efektivnější. A právě detailní kinetická analýza je jedním z nástrojů, jak přesně odhalit mechanismus fungování proteinů na molekulární úrovni a zároveň identifikovat, který krok tohoto mechanismu je tzv. limitující. Díky tomu se můžeme specificky zaměřit na tuto největší slabinu a cíleně ji upravit, čímž se výrazně zvyšuje šance na úspěšně zdokonalení proteinu, než kdybychom ho náhodně upravovali „naslepo“. Touto strategií se nám podařilo vytvořit např. upravené trombolytikum s potenciálem vykazovat snížené riziko krvácení po podání, anebo vylepšenou luciferasu se stonásobně prodlouženou svítivostí pro dlouhodobé vyzařování bioluminiscenčního světla.
Jak byste vysvětlil přínos vašeho výzkumu úplnému laikovi?
V rámci zmiňovaného projektu trombolytických proteinů chceme zdokonalit aktuální léčivo na mozkovou mrtvici a vyvinout něco účinnějšího, co by dokázalo zachránit spoustu pacientů po celém světě. Na kardiovaskulární choroby (z velké části infarkt myokardu a cévní mozkové příhody) ročně zemře téměř 18 milionů lidí, což je hrozivé číslo, takže je motivace obrovská. Co se pak týče výzkumu zaměřeného na svítící enzymy luciferasy, zde je možností několik. V diagnostické praxi se luciferasy hojně používají pro detekci různých biomarkerů (tzn. měřitelných ukazatelů) onemocnění, takže jejich vylepšení nám umožní tuto detekci ještě více zefektivnit a zvýšit její citlivost, případně rozšířit na zachycení dalších důležitých látek. Mimo klinickou praxi je zde pak obrovský potenciál využít luciferasy jako alternativní zdroj svícení oproti klasickým žárovkám. Díky systému založenému na biomolekulách by takové svícení mohlo být plně obnovitelné a udržitelné.
Přispělo nějak k vašemu úspěchu i vaše působení v ICRC?
Zcela jednoznačně. Napojení naší výzkumné skupiny právě na ICRC bylo klíčové. Díky němu jsme se dostali ke klinicky zaměřeným projektům, které jsou velice atraktivní a přinášejí obrovský přesah do našeho života. Zároveň jsme díky ICRC mohli vytvořit velké konsorcium STROKE Brno, které sdružuje odborníky z mnoha oblastí. Tím se dostává náš výzkum mozkové mrtvice na mnohem vyšší úroveň a umožňuje nám neskončit s výzkumem pouze na úrovni vědeckého článku, ale pokusit se případný nový lék posunout do dalších fází testování. V rámci spolupráce je možné jej otestovat na reálných lidských krevních sraženinách a taktéž in vivo na zvířecích modelech, aby bylo jasné, zda jde opravdu o atraktivního kandidáta před případným klinickým testováním. V důsledku napojení na lékaře z FNUSA máme navíc jistotu, že se výzkum ubírá správným směrem a nesnažíme se v laboratorních podmínkách vylepšovat něco, co v praxi stejně žádný lékař nevyužije.
Jaké jsou Vaše plány do budoucna?
Zrovna jsem dokončil svoje doktorské studium, takže mě čeká přesun do nových zajímavých vědeckých oblastí, abych si rozšířil obzory a naučil se něco nového. Mířím teď na postdoktorskou pozici do zahraničí. Absolvoval jsem několik pohovorů a nakonec se rozhodl pro pozici v belgickém institutu VIB, která naplní mé budoucí plány v několika nejbližších letech. Následně je moje aktuální vize taková, že bych se rád vrátil do České republiky a věnoval se zde vlastnímu výzkumu na akademické půdě. Jsem ale otevřen různým příležitostem, takže to třeba nakonec dopadne jinak a skončím v jiné zemi nebo nějaké biotechnologické firmě. Kdo ví. V každém případě bych ale rád zůstal ve vědeckém prostředí a dále prozkoumával neprobádané.
Děkuji za rozhovor a přeji vám, ať je vaše bádání nadále úspěšné.
Autorka: Marta Vrlová, M.A., MPH, Senior PR Specialist ICRC, marta.vrlova@fnusa.cz.
Kontakt pro média: Ing. Jiří Erlebach, vedoucí Oddělení PR a marketingu, tiskový mluvčí FNUSA, +420 543 182 006, jiri.erlebach@fnusa.cz.
Lisabonský vzor pro ICRC nalezen i díky HR Award
S blížící se polovinou roku 2023 vrcholí v ICRC aktivity související s plněním projektu „Implementace standardu HR AWARD ve FNUSA-ICRC“ (HR Award). Jedním z očekávaných výstupů projektu byla i zahraniční cesta do výzkumného centra zaměřená na prohloubení výzkumné spolupráce a internacionalizace ICRC. Pro účel této cesty jsme vybrali portugalský Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes (IMM), výzkumný ústav, který je přidruženou výzkumnou institucí lisabonské univerzity.
Foto: Společné setkání zástupců IMM a FNUSA+ICRC
Zástupci právního a projektového oddělení FNUSA, společně s představiteli HR oddělení, PR oddělení a Business and Academic Relations ICRC, podnikli třídenní návštěvu IMM, aby se seznámili s procesy řízení této instituce, organizací výzkumu i prací administrativních týmů.
IMM se ukázal jako skvělá volba nejen díky podobné vnitřní struktuře, ale i shodným oblastem výzkumu, které skýtají potenciál pro budoucí spolupráci našich vědeckých týmů. Konkrétně se instituce zaměřuje na onkologickým výzkum, neurovědy, imunologii, studium infekcí a zánětů. Další potenciál skýtá místní bio banka, která v současné době čítá okolo 300 tisíc vzorků a nabízí možnosti využití např. v klinických studiích. Financování IMM je do značné míry podpořeno národními granty. Z hlediska viditelnosti je pak zřejmý důraz jak na efektivní komunikaci uvnitř i vně instituce, tak na podporu transferu technologií. IMM má např. již 7 spin-off společností.
Díky propojení s místní univerzitou i fakultní nemocnicí má IMM srovnatelnou dostupnost kapacit z obou těchto institucí, tak jako ICRC. Další spolupráci budeme rozvíjet mj. i na základě memoranda, které IMM a ICRC podepsali v minulém roce. Počítáme se sdílením kontaktů na úrovni výzkumných týmů i administrativy a možnosti další výměny zkušeností o řízení vědecké instituce srovnatelného formátu. Odpovídající cíl HR Award jsme tak beze zbytku naplnili!
Foto: Prohlídka laboratoří IMM
Foto: Budova univerzitní nemocnice v Lisabonu
Autorka: Marta Vrlová, M.A., MPH, Senior PR Specialist ICRC, marta.vrlova@fnusa.cz.
Kontakt pro média: Ing. Jiří Erlebach, Vedoucí oddělení PR a marketingu, tiskový mluvčí FNUSA, +420 543 182 006, jiri.erlebach@fnusa.cz.
ICRC je společným pracovištěm Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně a Lékařské fakulty Masarykovy univerzity.
Brněnští vědci se přiblížili k budoucí léčbě Alzheimerovy choroby
Tým 23 brněnských vědců se významně přiblížil odpovědi na otázku, jak předcházet a jak léčit Alzheimerovu nemoc, která bývá nejčastější příčinou demence a vede postupně k závislosti nemocného na každodenní pomoci jiného člověka. Odborníci z Přírodovědecké a Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Mezinárodního centra klinického výzkumu a Masarykova onkologického ústavu věří, že výsledky výzkumu pomohou vyvinout další vysoce účinné léčivé látky pro tuto civilizační hrozbu 21. století.
Foto: Mikroskopický snímek mozkového organoidu
„Klíčovou roli v rozvoji Alzheimerovy demence má apolipoprotein E (ApoE), který se vyskytuje také v mozkové tkáni. Objevili jsme molekulární podstatu nežádoucího hromadění tohoto apolipoproteinu a současně jsme ukázali způsob, jak je možné toto hromadění ApoE potlačit potenciálním léčivem, které je již v pokročilé fázi klinického testování s předpokládaným schválením v roce 2025,“ shrnul hlavní význam výzkumu molekulární biolog Martin Marek, který působí v Loschmidtových laboratořích centra RECETOX Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity a v Mezinárodním centru klinického výzkumu (ICRC), které je společným pracovištěm FN u sv. Anny v Brně a Lékařské fakulty Masarykovy univerzity.
Právě ApoE hraje důležitou roli ve fungování mozku a je též znám jeho protizánětlivý vliv. V lidské populaci jsou však rozšířeny tři varianty: ApoE2, ApoE3 a ApoE4. Již dříve bylo prokázáno, že hlavním rizikovým faktorem pro vznik Alzheimerovy choroby je přítomnost varianty ApoE4. Zdědění varianty ApoE4 totiž významně zvyšuje riziko Alzheimerovy demence. U pacientů se dvěma kopiemi genu pro ApoE4 dochází k většímu poškození paměti, snížení schopnosti běžné každodenní činnosti a k výraznější atrofii mozkové tkáně. O objasnění tajemství ApoE4 se vědci z celého světa pokoušejí již několik desetiletí, avšak až brněnští vědci nyní nahlédli pod pokličku této molekulární záhady.
„Vzrušující na tomto výzkumu bylo, že toxická varianta ApoE4 se liší od svých netoxických protějšků jen jednou mutací, která má ovšem obrovské důsledky v chování proteinu a vztahu k rozvoji Alzheimerovy demence,“ vysvětlil Marek.
Významnou součástí studie byl také výzkum, jak nežádoucímu ukládání ApoE4 v mozkové tkáni předcházet, a tak obnovit jeho důležité buněčné funkce. Laicky řečeno – jak zabránit nebo zpomalit rozvoj nemoci a zachovat myšlení a paměť. V navazujících biochemických experimentech výzkumníci prokázali, že existuje látka homotaurin, derivát aminokyselin nacházející se v některých druzích mořských řas, která potlačuje nežádoucí hromadění a obnovuje původní funkce v ApoE4 proteinu, a mohla by tak mít „léčebný“ efekt i v klinické praxi.
Při experimentech vědci používali mozkové organoidy, což jsou „minimozečky“ vypěstované ve zkumavce z buněk pacientů s Alzheimerovou chorobou. „Mozkové organoidy jsme v této studii použili pro testování účinku homotaurinu na rozvoj Alzheimerovy demence. Naše výsledky potvrzují, že léčivo má pozitivní efekt na organoidy s variantou ApoE4, a ukazuje se, že ovlivňuje nejen důležité signalizační dráhy, ale také metabolismus cholesterolu. V dalších studiích se chceme zaměřit na podrobné mapování změn, které homotaurin v lidském mozku způsobuje,“ nastínila budoucí terapeutický efekt homotaurinu a další směr výzkumu buněčná bioložka Dáša Bohačiaková z Ústavu histologie a embryologie Lékařské fakulty MU.
Brněnským vědcům se podařilo kombinací experimentálních a výpočetních experimentů detailně zmapovat strukturní změny v ApoE proteinu na atomární úrovni. Díky těmto změnám není varianta proteinu ApoE4 stabilní, má vysokou tendenci k nežádoucímu hromadění v mozkové tkáni a ztrácí tak svou primární úlohu v přenosu lipidů a cholesterolu.
„Dynamické změny ve strukturách ApoE3 a ApoE4 proteinů a jejich interakce s potenciálním léčivem (homotaurinem) jsme sledovali pomocí unikátní metody výměny vodíku za deuterium spojené s hmotnostní spektrometrií. Výsledky odhalily přestavbu struktury u ApoE4 způsobující agregaci, která však nebyla pozorována u ApoE3. Naopak interakce s léčivem strukturu ApoE4 stabilizovala, a tím potlačila její negativní vlastnosti,“ doplnila biochemička Lenka Hernychová z centra RECAMO Masarykova onkologického ústavu.
Brněnští vědci publikovali výsledky svého výzkumu v prestižním odborném časopise Molecular Neurodegeneration. Výzkum získal podporu MŠMT v rámci projektů ENOCH a INBIO. Finančně výzkum podpořila i Evropská unie v rámci programu Horizon Europe granty TEAMING a ADDIT-CE.
„Studie byla unikátní, protože se klasické metody molekulární a buněčné biologie podařilo doplnit o data získaná technikou hmotnostní spektrometrie. Takto lze velmi citlivě a přesně sledovat změny v hladinách proteinů a lipidů a nahlédnout do mechanismu účinku potenciálních léčiv. Zároveň lze pomocí hmotnostní spektrometrie charakterizovat často heterogenní buněčné modelové systémy,“ popsal jedinečnost tohoto výzkumu analytický chemik Zdeněk Spáčil z centra RECETOX Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.
Autor: text a foto Masarykova univerzita
Kontakty pro média:
Analýza dat s pomocí AI znamená nové příležitosti pro pacienty a klinický výzkum
Nemocniční systémy obsahují obrovské množství dat, která v aktuálním technickém prostředí slouží převážně k zápisu a uchování důležitých informací v průběhu lékařské péče. Tato data se shromažďují z celé řady podsystémů a obsahují desítky až stovky parametrů, se kterými pracuje ošetřující lékař. Ten mnohdy musí projít rozsáhlou lékařskou dokumentaci, aby našel souvislosti, které hledá. PatientFinder, který právě implementuje Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně (FNUSA), je novou technologickou platformou, která má umožnit efektivnější práci s informacemi z těchto systémů.
Základy projektu implementace softwarového nástroje pro analýzu dat z nemocničního systému byly položeny v roce 2021, kdy FNUSA zahájila výběr nejvhodnějšího implementátora. Klíčovým aspektem výběru byla bezpečnost dat, výhradní kontrola nad datovými toky, instalace hardwarového i softwarového prostředí v rámci nemocniční infrastruktury, garance využití pro výzkumné účely a otevření nových možností pro účast pacientů v projektech experimentální léčby a klinických hodnoceních. V průběhu roku 2022 jsme vyjednali technický a právní rámec spolupráce s dodavatelem a od března 2023 probíhají aktivity související přímo s nasazením softwaru, který nese jméno PatientFinder. Ten bude využívat moduly AI (umělé inteligence) hned ve dvou zásadních funkcích. Prvním je pseudonymizace, anonymizace a očištění dat a druhým je samotná identifikace parametrů z lékařské dokumentace.
V první fázi jsou data očištěna od primárních i sekundárních identifikátorů, AI v textu rozezná a následně smaže přes 20 skupin atributů (tel. čísla, jména, rodinné příslušníky, adresy, data narození atd.), aby v následných operacích byla procesována data již očištěná. To znamená, že pacienti nemusí mít strach z úniku osobních a citlivých informací. V druhé fázi probíhá analýza a identifikace parametrů z textu, kdy jsou nestrukturovaná data převedena do strukturované databáze. Díky AI v lékařské dokumentaci identifikujeme více jak 300 parametrů (např. krevní tlak, medikaci či laboratorní výsledky). Standardizace těchto záznamů probíhá využitím metod Natural Language Processing (NLP), což lze velmi zjednodušeně přeložit jako automatizované rozpoznání informací z textu s využitím AI. Právě umělá inteligence pomáhá analyzovat obrovské množství dat v krátkém čase, opravovat překlepy, formáty, špatně nebo neúplně uvedené údaje a jednotky, či eliminovat chybné informace, a zároveň hledat vztahy mezi daty. Pro správné fungování AI je však zapotřebí systém vytrénovat, a to specificky pro české prostředí a český jazyk. Tento „trénink“ bude v příštích měsících zastřešovat tým lékařů a výzkumníků Mezinárodního centra klinického výzkumu (ICRC). Cílem je mít na konci léta 2023 „vycvičený“ software.
Očekávané spuštění systému na podzim roku 2023 přinese výhody pacientům i vědecké komunitě. Pacienti získají širší příležitosti pro zapojení do klinických studií a experimentálních způsobů léčby. Lékař bude schopen snáze vyhledat skupinu pacientů, která odpovídá kritériím pro daný typ klinické studie. Oslovení pacientů navíc proběhne rychleji. Se znalostí struktury pacientské základny, klíčových atributů a faktorů bude rovněž možné získat pro Brno typ studií, které budou zohledňovat přímo potřeby pacientů. Pro výzkum tato platforma představuje hodnotný nástroj, který umožní generovat přesnější výsledky, protože dokáže zpracovat velký objem dat. Kohortní studie doposud pracují řádově se stovkami pacientů, kteří se zařazují účelově. V případě tohoto nástroje lze bezpečně zpracovat stovky tisíc záznamů. Výzkum a doporučení pro klinickou praxi tak můžeme stavět na reprezentativnějších datech.
V rámci ČR představuje implementace PatientFinderu pilotní projekt, nicméně se jedná o ověřený koncept, který využívá řada nemocnic v zahraničí. FNUSA navíc počítá s širším záměrem pro využití pokročilých funkcí AI. Naše nemocnice je zapojena do dalších mezinárodních grantů a ve spolupráci se zahraničními instituty a univerzitami vyvíjíme speciální nástroje, které v budoucnu pomohou samotné digitalizaci zdravotnictví.
Autor: Mgr. Michal Janota, Vice-head for Operations, ICRC, michal.janota@fnusa.cz.
Kontakt pro média: Ing. Jiří Erlebach, vedoucí Oddělení PR a marketingu, tiskový mluvčí FNUSA, +420 543 182 006. jiri.erlebach@fnusa.cz.
ICRC je společným pracovištěm FNUSA a LF MU.
Přednostka ICRC mezi českou vědeckou elitou
Časopis Forbes Česko zařadil prof. Irenu Rektorovou mezi top české vědkyně roku 2023!
Zabývá se hledáním ukazatelů pro včasnou diagnostiku a možnosti inovativní léčby Parkinsonovy nemoci a demence s Lewyho tělísky. Ve Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně vede Centrum pro abnormální pohyby a parkinsonismus. Výzkum na poli neurověd realizuje v rámci své výzkumné skupiny Applied Neuroscience na CEITEC MU. Od ledna 2022 je také přednostkou International Clinical Research Center FNUSA a LF MU. Ve výboru European Academy of Neurology je předsedkyní Vzdělávacího výboru.
Paní profesorce srdečně gratulujeme!
Přečtěte si rozhovor s prof. Rektorovou pro Forbes: https://forbes.cz/lists/tcv-23/irena-rektorova/
Prof. MUDr. Irena Rektorová, Ph.D.
Autorka: Marta Vrlová, M.A., MPH, Senior PR Specialist ICRC, marta.vrlova@fnusa.cz.
Kontakt pro média: Ing. Jiří Erlebach, vedoucí Oddělení PR a marketingu, tiskový mluvčí FNUSA, +420 543 182 006. jiri.erlebach@fnusa.cz.
ICRC a FaF MU: spojujeme síly pro lepší diagnostiku i léčbu
V pátek 9. června 2023 podepsali ředitel Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně (FNUSA), Ing. Vlastimil Vajdák, a děkan Farmaceutické fakulty Masarykovy univerzity (FaF MU), prof. PharmDr. Mgr. David Vetchý, Ph.D., smlouvu o vybudování a provozování společného výzkumného pracoviště. To vznikne skrze spolupráci FaF MU a Mezinárodního centra klinického výzkumu FNUSA a LF MU (ICRC). Nejlepší vědecké kapacity obou institucí tak mohou nově využívat společný prostor pro špičkový výzkum.
Foto: podpis smlouvy; zleva: prof. PharmDr. Mgr. David Vetchý, Ph.D., prof. MUDr. Irena Rektorová, Ph.D. a Ing. Vlastimil Vajdák
„Podpisem smlouvy s FNUSA navazujeme na dosavadní úspěšnou spolupráci s ICRC. Farmaceutická fakulta si zakládá na praktické formě výuky již během studia, a to včetně využití vědecko-výzkumných příležitostí. Zapojení mladých pracovníků do komplexních projektů realizovaných na společném pracovišti může zvýšit jejich odbornou úroveň a umožnit jim navázání nových kontaktů se zkušenými vědci,“ vysvětlil prof. Vetchý.
Smlouva počítá s vybudováním a provozem společného výzkumného pracoviště zaměřeného na preklinický a klinický výzkum, tedy jak na bádání v laboratorních podmínkách, tak v součinnosti s pacienty. Účelem je zejména vývoj a testování nových léčiv a zdravotnických prostředků, tzn. širokého spektra pomůcek používaných ve zdravotnictví, např. od chirurgického šití, přes katetry, až po sofistikovaná diagnostická zařízení. Právě pro potvrzení jejich efektivity a účinku jsou využívány klinické zkoušky, které zároveň potvrdí jejích bezpečnost.
Jak dodal ředitel Vajdák: „Přidanou hodnotou FNUSA je funkční zázemí pro klinické studie. Věříme, že partnerství s FaF MU přinese nová řešení pro lepší diagnostiku a léčbu. Zároveň společné pracoviště nabídne možnost smluvního výzkumu i třetím stranám.“
Pro přednostku ICRC, prof. MUDr. Irenu Rektorovou, Ph.D. je smlouva také novou příležitostí pro podávání společných grantových žádostí. „Propojení špičkových vědců z obou pracovišť slibuje zvýšení prestiže našich institucí a možnost oslovit další talenty z ČR i zahraničí. FaF je v pořadí již třetí fakultou MU, se kterou prohlubujeme spolupráci a účinně tak propojujeme akademickou, výzkumnou a aplikační sféru,“ uzavírá prof. Rektorová.
Foto: prohloubení spolupráce představitelů FaF MU a FNUSA
Autorka: Marta Vrlová, M.A., MPH, Senior PR Specialist ICRC, marta.vrlova@fnusa.cz.
Kontakty pro média:
ICRC je společným pracovištěm FNUSA a LF MU.
Akademie ICRC nasměrovala moji kariéru
Ľudmila Kvašňovská studuje 4. ročník anglického bilingvního gymnázia v Čadci. V roce 2022 prošla víkendovým seminářem ICRC Akademie, který odstartoval její cestu k vědě. V rozhovoru prozrazuje, jak se dostala z rodného Staškova na severu Slovenska, přes Akademii ICRC a stáž v jednom našich výzkumných týmů, až do čela slovenské soutěže Středoškolská odborná činnost (SOČ).
Foto: Ľudmila Kvašňovská
Jak ses dozvěděla o Akademie ICRC?
Kamarádka mi doporučila seminář Akademie ICRC, který sama dříve absolvovala.
Jak hodnotíš svoji účast? Co ti dala?
Nejvíce si cením možnosti stáže ve špičkovém výzkumném centru ještě na střední škole. Získala jsem spoustu zkušeností od plánování experimentů až po analýzu a interpretaci výsledků. Navíc jsem pracovala ve skvělém týmu a měla jsem úžasnou mentorku, Mgr. Petru Lázničkovou, Ph.D. Stáž v ICRC bych rozhodně doporučila každému, kdo má vášeň pro vědu a výzkum.
Čím ses ve svém výzkumu zabývala?
Zkoumala jsem potenciální biomarkery, tedy měřitelné ukazatele, chronického zánětu souvisejícího se stárnutím. Jednalo se o zánětlivé cytokiny, rozpustný protein CD163 a volnou mitochondriální DNA v lidské plazmě. Podařilo se mi zjistit, že právě rozpustný protein sCD163 by mohl sloužit k včasné diagnóze chronického zánětu u starších lidí, a tím předcházet rozvoji různých chronických onemocnění. Tento protein je přítomný v krevní plazmě a vytvářejí ho imunitní buňky při vzniku zánětu v těle.
Foto: Ľudmila při práci v laboratoři
Proč sis vybrala právě tuto oblast výzkumu, co tě k tomu vedlo?
Již na první pohled mě zaujala oblast imunoregulace, tedy zkoumání vlastností a regulace imunitního systému. Zalíbilo se mi to natolik, že jsem ráda přijala nabídku zapojit se do týmu Cellular and Molecular Immunoregulation ICRC Dr. Friče.
Jak byla stáž časově náročná?
Stáž trvala 4 měsíce od srpna do prosince 2022. Celkem jsem v laboratořích strávila více než 70 hodin.
Jaké jsou tvé další plány? Uvažuješ o vědecké kariéře?
Právě díky Akademie ICRC jsem si uvědomila, kam chci směřovat svou kariéru. Příští rok se budu hlásit na studium medicíny a vedle studia a práce bych se velmi ráda věnovala vědecké kariéře. Se svým výzkumem realizovaným v rámci ICRC jsem se také zúčastnila slovenské SOČ.
Pověz nám prosím o SOČ více.
Jedná se o soutěž, v které mohou středoškoláci vytvořit odbornou práci na zvolené téma. K dispozici mají školitele, se kterým konzultují svoje výsledky. V rámci jednotlivých kol soutěže pak musí svoji práci veřejně obhájit. Vnímám to jako skvělou příležitost vypracovat projekt se zajímavým tématem, které je opravdu podobné úrovni bakalářské nebo diplomové práce. Vždycky jsem si chtěla vyzkoušet práci ve výzkumném centru a podělit se o své výsledky dále a Akademie ICRC a SOČ mi to umožnily.
Jak jsi v SOČ dopadla?
Můj projekt postoupil až do celostátního finále, které proběhlo 26.-28. dubna 2023. Soutěžila jsem za kategorii Zdravotnictví a farmakologie, kam z regionálních kol postoupilo 16 projektů z celého Slovenska, a konkurence byla opravdu vysoká. Kromě prezentace proběhla i debata s odbornou hodnotící komisí, se kterou jsem díky Akademii ICRC neměla problém, a nakonec jsem vyhrála. Moje kategorie bohužel z celostátního kola dále nepokračuje, ale plánuji se svým projektem soutěžit na podzimním Festivalu vědy a techniky AMAVET, takže moje soutěž ještě rozhodně nekončí.
Jak trávíš svůj volný čas?
Kromě vědy se aktivně účastním Mezinárodní ceny vévody z Edinburghu (The Duke of Edinburgh’s International Award, zkráceně DofE). Cílem programu je podpořit komplexní rozvoj schopností mladých lidí skrze dlouhodobé a pravidelné aktivity v několika oblastech: např. rozvoji nových dovedností, pohybu či dobrovolnictví. Účastníci mohou získat mezinárodně uznávaný certifikát – bronzový (minimálně 6 měsíců plnění), stříbrný (min. 12 měsíců plnění) a zlatý (min. 18 měsíců plnění). Já se na zlaté úrovni se zaměřuji především na studium německého jazyka. Ve sportovní kategorii se věnuji gymnastice a akrobacii a v rámci dobrovolnické činnosti vedu gymnastické lekce pro děti v místním tanečním klubu. Ráda také cvičím a velmi mě baví studium jazyků a umění.
Děkuji za rozhovor a přeji ti další úspěchy ve vědě i ostatních aktivitách!
Autorka: Marta Vrlová, M.A., MPH, Senior PR Specialist ICRC, marta.vrlova@fnusa.cz.
Kontakt pro média: Ing. Jiří Erlebach, vedoucí Oddělení PR a marketingu, tiskový mluvčí FNUSA, +420 543 182 006. jiri.erlebach@fnusa.cz.
Ceny rektora MU za vědecké úspěchy míří i do ICRC
Rektor Masarykovy univerzity Martin Bareš ocenil mimořádné úspěchy v oblasti vědy a výzkumu za rok 2022. Mezi laureáty Cen rektora jsou i dva zástupci ICRC, Martin Toul a Aleš Hampl. Oběma kolegům gratulujeme!
Slavnostní ceremoniál se uskutečnil 18. května 2023 v prostorách Velké auly Karla Engliše právnické fakulty. Předávání ocenění se koná každoročně, hned v několika kategoriích: věda a výzkum, sport, pedagogická činnost, umění a občanské aktivity. Právě v první kategorii se umístili i vědci z ICRC.
RNDr. Martin Toul, Ph.D. působí v Loschmidtových laboratořích Přírodovědecké fakulty MU a v týmu Protein Engineering ICRC. Konkrétně získal Cenu rektora MU pro vynikající studenty doktorských studijních programů MU za svůj výzkum v oblasti proteinového inženýrství. Využívá pokročilých kinetických metod pro odhalení největších slabin proteinů a jejich následné odstranění. Studované proteiny pak mohou být efektivněji využity v průmyslu i medicíně, ať už získáním lepší stability, trvanlivosti či citlivost. Příkladem možného využití je výroba účinnějších léků na mozkovou mrtvici.
Foto: Martin Toul (autor: Martin Indruch, MU)
Doc. MVDr. Aleš Hampl, CSc. je mezinárodně uznávaným odborníkem na kmenové buňky a jejich využití v biomedicíně. Cenu rektora MU získal za dlouhodobé vynikající výsledky ve výzkumu v oblasti přírodních věd a lékařství. Vedle role přednosty Ústavu histologie a embryologie LF MU působí také jako vedoucí týmu Cell and Tissue Regeneration ICRC. Svůj výzkum zaměřuje na porozumění a cílené ovlivňování biologických vlastností různých typů lidských kmenových buněk s cílem jejich bezpečné aplikace v biomedicíně.
Foto: Aleš Hampl (autor: Martin Indruch, MU)
Gratulujeme!
ICRC je společným pracovištěm FNUSA a LF MU.
Autorka: Marta Vrlová, M.A., MPH, Senior PR Specialist ICRC, marta.vrlova@fnusa.cz.
Kontakt pro média: Ing. Jiří Erlebach, vedoucí Oddělení PR a marketingu, tiskový mluvčí FNUSA, +420 543 182 006. jiri.erlebach@fnusa.cz.
ICRC prohlubuje spolupráci s Biofyzikálním ústavem AV ČR
Biomedicínský výzkum v Brně udělal další krok na cestě k excelenci. V pátek 19. května 2023 podepsali ředitel Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně (FNUSA), Ing. Vlastimil Vajdák, a ředitelka Biofyzikálního ústavu Akademie věd ČR (BFÚ AV ČR), doc. RNDr. Eva Bártová, Ph.D., DSc., smlouvu o spolupráci na společném výzkumu.
Foto: podpis smlouvy; zleva: Ing. Vlastimil Vajdák, prof. MUDr. Irena Rektorová, Ph.D. a doc. RNDr. Eva Bártová, Ph.D., DSc.
Podpis smlouvy navazuje na dosavadní úspěšnou spolupráci BFÚ AV ČR a Mezinárodního centra klinického výzkumu FNUSA a LF MU (ICRC). „Smlouva umožňuje hledání nových příležitostí. Jednou z nich je i společný klinický výzkum, pro který poskytuje FNUSA ideální zázemí. V rámci setkání jsme také diskutovali stav přístrojového vybavení obou pracovišť a možnost sdílení těchto kapacit,“ vysvětlil ředitel Vajdák.
Spolupráce ICRC a BFÚ AV ČR probíhá zejména mezi výzkumnými týmy, které se zaměřují na výzkum akutních a chronických zánětlivých procesů či molekulárních mechanismů při tvorbě a rozvoji nádorů a metastáz. „Aktualizovanou smlouvou upevňujeme spolupráci mezi oběma výzkumnými institucemi a významně tak přispíváme k posílení excelence biomedicínského výzkumu v Brně,“ dodala doc. Bártová.
V plánu je také rozšíření spolupráce, diskutuje se možnost využití čistých laboratoří pro výrobu přípravků pro moderní terapie, včetně buněčné terapie a tkáňového inženýrství. To potvrdila i přednostka ICRC prof. MUDr. Irena Rektorová, Ph.D. „Plánujeme i nadále hledat společná témata a využívat grantové příležitosti, např. v rámci Operačního programu Jan Amos Komenský.“
Foto: ředitel FNUSA, Ing. Vlastimil Vajdák, a ředitelka BFÚ AV ČR, doc. RNDr. Eva Bártová, Ph.D., DSc.
Foto: společně před budovou BFÚ AV ČR
Autorka: Marta Vrlová, M.A., MPH, Senior PR Specialist ICRC, marta.vrlova@fnusa.cz.
Kontakty pro média: