Od pěstování orgánů, až po léčbu rakoviny

Naše v pořadí již čtvrtá návštěva Akademie věd ČR nás zavedla do Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV. Úkoly, které tento ústav v současné době řeší jsou v rámci České republiky zcela unikátní.Naše v pořadí již čtvrtá návštěva Akademie věd ČR nás zavedla do Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV. Úkoly, které tento ústav v současné době řeší jsou v rámci České republiky zcela unikátní.

Ústav živočišné fyziologie a genetiky (ÚŽFG) patří v rámci Akademie věd ČR k ústavům střední velkosti. Má devět vědeckých laboratoří, které jsou umístěny v Liběchově, Praze a Brně. Ústav má též několik společných pracovišť s vysokými školami i jinými výzkumnými ústavy v České republice.

Je také zapojen do Centra buněčné terapie a tkáňových náhrad a rozvíjí rozsáhlou mezinárodní spolupráci s renomovanými vědeckými pracovišti od amerického až po asijský kontinent. Z celé řady unikátních výzkumných projektů, které zde probíhají, jich lze nicméně na stránkách 21.

století představit jen několik, těch nejzajímavějších.

Laboratoř fyziologie reprodukce a Laboratoř vývojové biologieOd kmenových buněk prasat a klonování zvířat až ke člověku?Atraktivní vědecké téma, které již ve svém názvu avizuje úzké propojení mezi základním výzkumem a klinickou praxí se soustřeďuje na nové perspektivy ve výzkumu procesů a mechanismů oplození a časného vývoje savců.

S tím souvisí i poznání možností jejich ovlivnění s využitím molekulárního, biochemického a srovnávacího přístupu. V popředí zájmu vědců je především výzkum specifických kmenových buněk u laboratorních prasat, a to s cílem ověřit možnosti nových léčebných postupů u člověka.

Cílem jejich snahy je vypěstovat specializované kmenové buňky, které se pak dají využít k náhradám konkrétních tkání. Studium proteinových map kmenových buněk, sledovaných v rámci Společné laboratoře proteomové analýzy provozované spolu s Mikrobiologickým ústavem AV ČR, Ústavem experimentální medicíny AV ČR a akciovou společností Immunotech, přináší poznatky, které je možné využít pro zlepšení kultivačních podmínek.

Tento jedinečný biomedicínský model lze využít především k zodpovězení klíčových otázek bezpečného použití kmenových buněk v lékařství.

Unikátní výzkumVývojovou biologií savců se v České republice na úrovni základního výzkumu kromě Ústavu experimentální medicíny AV ČR nezabývá prakticky nikdo. Ostatní srovnatelná vědecká pracoviště jsou totiž zaměřena především na praktické aspekty embryonálního vývoje u hospodářských zvířat.

Výjimečnost Laboratoře vývojové biologie, spočívá v zaměření na expresi vybraných genů v časném embryonálním vývoji a na syntézu proteinů v průběhu zrání vajíček (oocytů) v časném embryonálním vývoji skotu a prasete.

Embryo skotu představuje model časného embryonálního vývoje člověka, prase je pak vhodným modelem pro celou oblast biomedicíny. Získané výsledky slouží k charakterizaci normálního zrání oocytů a vývoje embrya v podmínkách „in vitro“, tj. ve zkumavce, a k objasňování pochodů při přenosu jader při klonování. Tuzemská i zahraniční pracoviště jsou obvykle zaměřena na elektronovou mikroskopii, nebo na molekulární genetiku a praktické otázky klonování savců.

Výhodou Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR je schopnost uplatnění širokého spektra metod, které je schopen provádět. V rámci jednoho experimentu lze např. porovnat stavbu genu na molekulární úrovni i intenzitu uplatnění se jednotlivých genů vyvíjejícího se embrya.

Embryologie živočichů, buněčná a tkáňová diferenciaceHlavní náplní uvedeného výzkumného směru je seznámení se s molekulárními, biochemickými a srovnávacími aspekty v průběhu vzniku a vývoje orgánů a procesu vývoje embryonálních tkání v tkáně již definitivní.

Zároveň se zde badatelé věnují studiu rozlišování a regenerace buněk i tkání včetně výzkumu mezibuněčných komunikací v embryonálních, dospělých i nádorových tkáních modelových objektů, z nichž je nejčastěji využíváno unikátní miniaturní laboratorní prase MeLiM.

Na tomto místě je nutné zmínit především úspěšné zaměření badatelů na výzkum mechanismů vývoje zubů. Vědci z ÚŽFG AV ČR ve spolupráci s prestižní londýnskou laboratoří prof. Paula Sharpeho i dalšími špičkovými pracovišti v EU, USA a Japonsku usilují o poznání možnosti relativně přirozené náhrady zubů například s využitím vlastních zubních buněk.

S tím však souvisí prvotní znalost pokud možno všeho, co souvisí se vznikem a růstem zubů ještě v průběhu nitroděložního vývoje.

Boj se zhoubnými nádoryDalším atraktivním směrem výzkumu, je sledování nádorových buněk během jejich vývoje a následná analýza získaných výsledků. Jedná se především o výzkum patologicky změněné tkáně v průběhu zhoubného procesu u miniaturních prasat linie MeLiM.

Díky skutečnosti, že v řadě podstatných parametrů je zhoubné nádorové bujení u těchto prasat shodné se zhoubným nádorovým bujením u lidí, jsou miniaturní prasata vhodným živočišným modelem pro sledovaný záměr.

Dosažené výsledky mohou přispět k objasnění vývoje nádorových onemocnění a zároveň pomoci při hledání nových účinných postupů jejich léčby. Do této odborné oblasti zapadá i hledání, vývoj a testování různých léčivých látek.

Devitalizace – vychvalovaná i zatracovanáSoučástí uvedených výzkumných aktivit je také podrobné sledování účinku tzv. devitalizační techniky na některé typy nádorů u různých živočišných modelů, včetně následných analýz.

Cílem úsilí badatelů je především bližší charakterizace specifických bílých krvinek a různých krevních bílkovin, které útočí proti buňkám nádoru, což je zásadní pro bližší poznání složité sítě vztahů mezi nádorem a hostitelským organismem.

Rozluštění těchto vzájemných poměrů by mělo přinést nové, účinnější terapeutické postupy včetně devitalizace, založené na přirozeném obranném systému organismu. Uvedený směr vhodně doplňují pracovníci endokrinologické laboratoře, kteří se zaměřují na výzkum látek ovlivňujících endokrinní systém a na vliv cizích hormonů na funkci reprodukčního aparátu.

Evoluční biologie a genetika obratlovcůZatímco genom člověka a některých modelových organismů (např. myši a prasete) se oprávněně těší obrovskému vědeckému zájmu, u evolučně nižších obratlovců, zejména ryb (málokdo si totiž uvědomuje, že z hlediska množství druhů a vůbec počtu jedinců je Země vlastně planetou ryb) tomu tak dosud není.

Cílem badatelského úsilí vědců je především mapování DNA obratlovců včetně poznání jejich genetické druhové a populační variability. Jde např. o sestavování genomických map prasat a ryb, sledování dlouhodobého vývoje populací a poznání mechanismů vzniku druhů modelových skupin ryb.

U vybraných skupin ryb jsou vyvíjeny druhově specifické sondy pro podrobné studium mezidruhového křížení. Experimentálním pářením a detailní analýzou potomstva je sledováno poznání dynamiky a udržování druhové odlišnosti v přírodě.

Výživa zvířat ovlivňuje život člověka – základy bezpečnosti a kvality potravinVýživa zvířat má zásadní vliv nejen na jejich zdraví, užitkovost a výslednou kvalitu živočišných produktů, ale jejich prostřednictvím i na kvalitu zdraví lidské populace.

Výzkum ÚŽFG AV ČR je proto zaměřen na poznání biologických základů bezpečnosti a kvality potravin z hlediska fyziologických, mikrobiologických a endokrinologických aspektů výživy člověka a zvířat. Vědecká aktivita pracovníků ústavu je směrována na výzkum aktivity enzymů štěpících různé druhy vlákniny (především pektin) v živočišném trávicím traktu, který však není vybaven pro její zpracování.

Vláknina je důležitou složkou rostlinné hmoty a tím i diety člověka a zvířat. Podporuje například správnou funkci střev, snižuje množství cholesterolu v krvi a brání vzniku rakoviny tlustého střeva, avšak způsobuje rovněž různé potíže (např.

nadýmání nebo lehké průjmy). Účinky vlákniny na živočišný organismus, a to jak kladné tak i záporné, jsou zapříčiněny souhrou fyzikálně-chemických vlastností a složitého systému přirozených a bakteriálních enzymů, který je dosud z velké části neznámý.

Zcela neprobádaný je ostatně i celý bakteriální ekosystém v trávicím traktu nepřežvýkavých savců, snad s výjimkou choroboplodných zárodků.

Antibiotika – ano či ne?Problematika zdraví a životu nebezpečných mikroorganismů se po objevu antibiotik sice již zdála vyřešenou, ale není tomu bohužel tak. Vzhledem k negativním účinkům krmných antibiotik na zdraví lidské populace (zejména vznik rezistence, čili zvýšené odolnosti mikroorganismů vůči účinkům antibiotik) je snaha nahradit antibiotika neméně účinnými, avšak zdravotně nezávadnými látkami.

Jako jedna z možných alternativ se nabízí použití tzv. mastných kyselin se střední délkou řetězce (kyselina kapronová, kaprylová a kaprinová). Dále jde o výzkum populace trávicích bakterií u lidí společně se sledováním jejich vlivu na příčiny zánětlivých onemocnění tračníku i ostatních poruch trávení.

Výzkum je zaměřen rovněž na vztah jednotlivých druhů mikroorganismů k hostiteli, jejich vliv na vývoji onemocnění trávicího traktu u lidí, možnosti obnovení normální mikroflóry a zlepšování účinnosti trávení.

MeLiM – bojovníci s nádoryV roce 1989 se ve stádu miniaturních prasat chovaných na pracovišti Ústavu živočišné fyziologie a genetiky Akademie věd ČR v Liběchově objevilo po určitém typu páření několik selat s kožními nádory – melanomy (melanoblastomy).

Po úspěšném vyléčení pomocí devitalizační techniky byla tato miniaturní prasata záměrně pářena, čímž se podařilo vyšlechtit linii miniprasat označenou MeLiM (Melanoblastoma-bearing Liběchov Minipigs), u které se melanom projevuje dědičně a vyskytuje se u 57 % zvířat.

Nádory jsou obvykle mnohočetné, uzlovité a vykazují mnoho podobností s lidským melanomem včetně tvorby orgánových metastáz a následného úmrtí postižených jedinců. Dnes se tato linie prasat intenzivně využívá pro experimentální onkologické studium.

Maligní melanom je zhoubný nádor, který u lidí obvykle vzniká na kůži, a to buď v mateřských znaméncích,nebo v normálně vyhlížející kůži. Zřídka vzniká i v jiných částech těla, jako je oko, ústa, pod nehty nebo na vnitřních orgánech.

Někdy se šíří do jiných částí těla mízními cévami nebo krevní cestou. Melanom může vzniknout na kterémkoli místě těla, ale nejčastěji vzniká u žen na dolních končetinách a u mužů na trupu, hlavně na zádech.

V praxi se vyskytují čtyři hlavní typy maligního melanomu. Nejčastějším z nich je povrchově se šířící melanom, následovaný velmi rychle rostoucím uzlovitým melanomem. Akrolentiginosní melanom se obvykle nachází na dlaních, ploskách nohou a kolem nehtů. Tzv.

lentigo maligna melanom se často vyskytuje na obličeji, a to obzvláště u starých lidí. Roste pomalu a může trvat léta než vznikne.V klinické oblasti představuje melanom jeden z nejproblematičtějších nádorů.

V posledních desetiletích jeho výskyt v celosvětově neustále narůstá. Léčba pacientů s prokázanými vzdálenými metastázami je standardními léčebnými postupy obvykle neúspěšná, protože melanom vykazuje značnou rezistenci vůči chemoterapii i radioterapii.

Autor: Marek Zouzalík
Rubriky:  Medicína
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Prvnímu dítěti „ze zkumavky“ je 42 let

Prvnímu dítěti „ze zkumavky“ je...

Přes 400 milionů – tolik dětí by se podle britských vědců mohlo do konce 21....
Čeští vědci zachraňují africkou divočinu

Čeští vědci zachraňují africkou...

Tým českých vědců pod vedením zoologů Arthura Sniegona a Tomáše...
Přístroj na úpravu jídelníčku rozpozná Covid-19

Přístroj na úpravu jídelníčku...

Malé zařízení britské společnost DnaNudge mělo původně upravovat...
V Rusku budou očkovat proti koronaviru

V Rusku budou očkovat proti...

Oficiálně schválenou vakcínu proti novému typu koronaviru, který způsobuje...
Poznejte život netopýrů zblízka

Poznejte život netopýrů zblízka

Mezinárodní noc pro netopýry proběhne letos již po čtyřiadvacáté. Tradiční...
Charakter rašelinišť se mění 

Charakter rašelinišť se mění 

V současnosti pokrývají rašeliniště zhruba 3 % zemského povrchu. Také obsahují nejméně...
Pandemie nahrává „šmírákům“

Pandemie nahrává „šmírákům“

Vaše dítě, žárlivý partner nebo zdánlivý kamarád – tito všichni mohou dostat...
Národní muzeum bez bariér

Národní muzeum bez bariér

Národní muzeum nově spustilo na svém webu sekci Národní muzeum bez bariér....
Jak přežít úmorná horka? Možná pomůže triko s chladivým efektem

Jak přežít úmorná horka? Možná...

Horké letní dny jsou pro řadu lidí nepříjemné a někdy dokonce až zdraví...
Jak se pohybují spermie?

Jak se pohybují spermie?

Do nedávné doby vědci přesně věděli, jak se pohybují spermie v...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Kde se vzaly nejstarší legendy o upírech?

Kde se vzaly nejstarší legendy o...

Pobledlá bytost se pod závojem tmy blíží k lidskému obydlí. Má znetvořené rysy,...
Sověti platili za Pepsi Colu ponorkami

Sověti platili za Pepsi Colu...

Nikita Chruščov opatrně přiblíží kelímek k ústům. Nedůvěřivě si lokne doušku...
Proč jsou hodinky Rolex tak drahé?

Proč jsou hodinky Rolex tak drahé?

Takzvané „Rolexky“ jsou jednou z nejznámějších a nejprodávanějších...
70 stupňů aneb kde na planetě vám bude nejtepleji?

70 stupňů aneb kde na planetě...

Vedro, že se i koleje kroutí a asfalt bublá. České...
Oskarový zvrhlík boří bariéry: Charlie Chaplin bez příkras

Oskarový zvrhlík boří bariéry:...

Za poťouchlým výrazem, umělým knírkem, typickou buřinkou a hůlkou skrývá...
Varšavský kat Jürgen Stroop: Kochá se hořícími synagogami

Varšavský kat Jürgen Stroop: Kochá...

Než se zhoupl na šibenici, dokázal důstojník Waffen-SS a přesvědčený nacista...
Hřbitov velký tak, že se v něm ztratíte

Hřbitov velký tak, že se v něm...

Největším hřbitovem v České republice jsou Olšanské hřbitovy v Praze s...
Freddie Mercury: Svou nemoc tají ze všech sil

Freddie Mercury: Svou nemoc tají...

Pomalu se ztrácí před očima a uzavírá se do sebe, přesto nikdo netuší,...
Velký požár Smyrny 1922: Založí ho sami turečtí vojáci?

Velký požár Smyrny 1922: Založí ho...

Píše se rok 1922 a v Malé Asii zuří válka mezi Turky a Řeky. Metropolitní město...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.