Dvě doktorandky uspěly na setkání mladých vědců BIOCEV Regeneration III

katarína čimborová (školitel Aleš Hampl, přednáška Decellularization of lung to yield three-dimensional scaffold for pulmonary tissue engineering)

Čím se váš výzkum zabývá?

Výzkumný projekt, do kterého jsem s mým školitelem Alešem Hamplem z Ústavu histologie a embryologie zapojena, se zaměřuje na vytvoření trojrozměrných plicních modelů in vitro. Pohybujeme se tedy v oblasti tkáňového inženýrství. Z široké škály přístupů, používaných v tkáňovém inženýrství, se zaměřujeme na metodu decelularizace. Je to proces umožňující odstranění buněk z existující plicní tkáně, čímž zachováváme jeho strukturální rámec - extracelulární matrix. Můžeme si ji představi jako biologicky aktivní podpůrnou trojrozměrnou strukturu, zjednodušeně „kostru“, skládající se z kombinace vody, bílkovin a polysacharidů. Přesná rovnováha mezi těmito třemi složkami odráží funkční potřeby tkáně. Po decelularizaci daný nosič recelularizujeme, tedy osidlujeme buňkami našeho zájmu, které mají schopnost přilnout, množit se, přesouvat se a vyvíjet se do potřebných buněčných typů. Díky tomu jsme blíže k vytvoření plicní tkáně, která je podobná původnímu stavu. A ještě jedna důležitá věc. Máme k dispozici lidská, prasečí a myší plíce, díky čemuž je naše portfolio decelularizace široké.

V čem je výzkum přínosný pro společnost?

Decelularizované a recelularizované nosiče mohou sloužit jako fyziologicky relevantní in vitro modely plic. Ty mohou být použity k výrobě hydrogelů či bio-inkových materiálů pro 3D tisk. Zárove nám poskytují hlubší pohled na strukturu a interakci buněk v plicích. To vede k rozšíření znalostí o fenotypu a mechanismech onemocnění, spolu s novými terapeutickými přístupy. Jeden z ambiciózních scénářů je, že takto vytvořená plice by mohla být potenciálně transplantovatelná, podobně jako dárcovská plice, protože architektura cévního systému a dýchacích cest je po výše popsaném procesu zachována a dochází k obnovení jejich funkčnosti.

Na výzkumu spolupracujeme s kolegy na Ústavu histologie a embryologie, dále pak s Centrální proteomickou laboratoří pod vedením Zbyňka Zdráhala a s CEITEC CELLIM.

SOŇA KADÁKOVÁ (školitelka Dáša Bohačiaková, přednáška Revealing Alzheimer´s Disease Development Mechanisms via iPSC-Derived Cerebral Organoids)

Čím se váš výzkum zabývá?

Ve výzkumné skupině mé školitelky Dáši Bohačiakové na Ústavu histologie a embryologie se snažíme odhalit příčiny vzniku Alzheimerovy choroby. Toto neurodegenerativní onemocnění se projevuje především postupným zhoršováním paměti, myšlení a dalších důležitých funkcí mozku. Nevzniká náhle, ale naopak je důsledkem dlouhodobého a celoživotního hromadění proteinů v mozku (tzv. amyloidní plaky, neurofibrilární svazky). Navzdory mnoha terapeutickým pokusům je Alzheimerova choroba stále nevyléčitelná. Studium onemocnění není jednoduché, protože není možné pacientům odebírat vzorky mozku. Pracujeme proto s kmenovými buňkami, ze kterých vytváříme malé 3D kuličky, tzv. cerebrální organoidy. Ty svou stavbou a složením imitují mozek a mohou být využity jako modely pro studium Alzheimerovy choroby. Hlavním cílem naší práce je odhalit mechanismy vývoje Alzheimerovy choroby pomocí těchto 3D modelů a lépe porozumět, jak vývojové poruchy a změny v neurogenezi přispívají k rozvoji onemocnění. Hypotéza vychází z našeho nedávného článku v časopise Cell Reports, kde jsme také valorizovali náš model organoidů a ukázali, že vytváří specifickou patologii spojenou s Alzheimerovou chorobou.

V čem je výzkum přínosný pro společnost?

Snažíme se identifikovat základní mechanismy vývoje tohoto onemocnění, což je klíčem k včasné diagnostice. Podařilo se nám objevit poruchy v raném vývoji organoidů vytvořených z kmenových buněk pacientů s Alzheimerovou chorobou. Jelikož se v současnosti toto onemocnění u pacienta odhalí až v okamžiku, kdy již došlo k značnému poškození mozku a jeho funkcí, naše poznatky by mohly předvídat a přesněji odhalit toto onemocnění. Na naše dosavadní výsledky bychom chtěli navázat výzkumem, který by odpověděl na otázku, jak k těmto raným poruchám mozku dochází a jak je případně zastavit. Do budoucna by tak naše práce mohla přispět nejen k lepší diagnostice onemocnění, ale také k jeho léčbě.

Na výzkumu spolupracujeme s CEITEC CELLIM, Kateřinou Sheardovou z I. neurologické kliniky FNUSA a také s Lukášem Valihrachem z BIOCEVU.