Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.

Místo výkonu práce:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Garantující pracoviště:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Ondřej Kuda, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Tento doktorský projekt se zaměřuje na pochopení toho, jak mateřský metabolismus a gestační diabetes mellitus (GDM) ovlivňují biochemii tvorby lidského mateřského mléka. Student bude studovat fyziologické a metabolické mechanismy, které stojí v pozadí laktace, se zvláštním důrazem na syntézu, transport a sekreci lipidů v mléčné žláze. Experimentální práce bude zahrnovat komplexní analýzu vzorků mateřského mléka pomocí kapalinové a plynové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií (LC MS a GC MS) za účelem charakterizace složení lipidů a metabolitů. Metabolické trasování pomocí neradioaktivní deuterované vody (?H?O) bude využito ke stanovení de novo lipogeneze a k identifikaci tkáňových zdrojů, které přispívají k tvorbě mléčných lipidů. Komparativní analýza slin se zaměří na jejich potenciál jako neinvazivního markeru mateřského metabolického stavu. Integrací biochemických dat s klinickými a fyziologickými parametry projekt odhalí, jak metabolická regulace během těhotenství formuje složení mateřského mléka a funkci laktace.

Místo výkonu práce:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Garantující pracoviště:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	MUDr. Lucie Bačáková, CSc.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Poškození tkání v důsledku akutních i chronických onemocnění, úrazů i vývojových vad přestavují jeden z klíčových problémů současné medicíny, který je často nutno řešit pomocí biomateriálu, ať již v podobě implantátu, krytu rány či jiné zdravotnické pomůcky. Důležitým úkolem je proto vytvořit takový materiál, který nejen odolává kolonizaci mikroorganismy a vzniku biofilmu, ale zároveň aktivně podporuje integraci do okolní tkáně a urychluje hojení. K dosažení tohoto duálního účinku hodláme využít dvě základní strategie, a sice (1) uvolňování bioaktivních látek a (2) specifická topografie materiálu. Z hlediska bioaktivních látek se v naší studii se hodláme soustředit na relativně prosté a dávno již známé ionty stříbra, ovšem v novém a dosud neprozkoumaném topografickém uspořádání. Naše předběžné výsledky ukazují, že jsou-li nanočástice stříbra ukotveny na povrchu polymerního materiálu v mikrodoménách, umožňují kolonizaci materiálu lidskými buňkami při současném antibakteriálním účinku buď srovnatelným, nebo dokonce vyšším než u povrchů se souvislým pokrytím stříbrem. Budeme optimalizovat velikost, tvar a vzdálenost těchto mikrodomén pro maximální antimikrobiální účinek spojený s co nejvyšší adhezí, životaschopností, metabolickou aktivitou, proliferací, diferenciací a fenotypickou maturací buněk kostní, kožní i slizniční tkáně, neboť hodláme uvedenou nově vyvíjenou technologii využít pro povrchovou modifikaci ortopedických a stomatologických implantátů a pomůcek i krytů ran. Dalším důležitým perspektivním materiálem jsou MXeny, zejména ve formě karbidů titanu. Naše předběžné výsledky ukazují, že těmito pokryvy lze řídit i stupeň osteointegrace a osteogenní diferenciace buněk v závislosti na jejich poměrně jednoduché povrchové funkcionalizaci, například karboxylovými skupinami či aminoskupinami. MXeny budou nanášeny na titan a jeho slitiny, používané v ortopedii a stomatologii, a to ve formě planárních vzorků i vzorků připravených 3D tiskem, a bude studován jejich osteogenní, vaskulogenní a antimikrobiální potenciál.

Místo výkonu práce:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Garantující pracoviště:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Petr Ježek, CSc.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Nejdůležitější funkce beta-buněk pankreatu, tj. sekrece inzulinu, není stále dostatečně prozkoumána, co se týče molekulárních mechanismů. V naší laboratoři jsme objevili redoxní signály H2O2 jako esenciální pro sekreci inzulinu stimulovanou glukózou (NADPH oxidáza 4 je zdrojem) a mastnými kyselinami (mitochondrie jsou zdrojem). Nejsou však známy detailně všechny metabolické dráhy doprovázející stimulanty sekrece inzulinu (sekretagogy) včetně rozvětvených aminokyselin aj. Proto vyvíjíme mitochondriální metabolomiku a proteomiku po magnetické separaci mitochondrií beta buněk s HLA antigenem exprimovaným na povrchu vnější mitochondriální membrány transgenních myší. Pomocí 13C-metabolitů prozkoumáme metabolické dráhy při sekreci inzulinu i simulacích diabetické patogeneze. Určíme zdroje superoxidu/ H2O2 a stanovíme práh a podmínky lipotoxicity. Viz reference doi: 10.1016/j.redox.2024.103283 a doi: 10.2337/db19-1130.

Místo výkonu práce:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Garantující pracoviště:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Tomáš Čajka, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

V uplynulém desetiletí se metabolomika a lipidomika založené na hmotnostní spektrometrii staly klíčovými platformami pro komplexní profilování polárních metabolitů, těkavých a semitěkavých sloučenin a komplexních lipidů v biologických vzorcích, včetně plazmy, séra, moči a tkání. Kombinace chromatografických separačních technik s hmotnostní spektrometrií, zejména kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (LC-MS) a plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (GC-MS), umožňuje komplementární pokrytí chemicky rozmanitých tříd metabolitů a lipidů a zůstává nezbytná pro vysoce spolehlivou charakterizaci metabolomu a lipidomu. Navzdory významnému metodickému pokroku jsou komplexní a systematicky uspořádané metabolomické a lipidomické datové soubory z biofluidů a tkání, které by byly snadno dostupné a opakovaně využitelné napříč studiemi, stále omezené. Tento doktorský projekt si klade za cíl vyvinout a aplikovat integrované strategie založené na LC-MS a GC-MS pro komplexní charakterizaci metabolomu a lipidomu v biologických vzorcích. Projekt se zaměří na (i) kombinaci cílených a necílených analytických přístupů, (ii) rozšíření a kurátorství hmotnostně spektrálních knihoven za účelem zlepšení anotace metabolitů a lipidů a (iii) využití bioinformatických a vizualizačních nástrojů pro robustní interpretaci metabolomických a lipidomických dat v experimentálním a klinickém kontextu. Práce bude realizována na Fyziologickém ústavu Akademie věd České republiky a bude finančně podpořena granty Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy (MŠMT), Agentury pro zdravotnický výzkum České republiky (AZV) a programem Horizont Evropa Evropské unie.

Místo výkonu práce:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Garantující pracoviště:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Petr Ježek, CSc.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Přesné metody měření hmotnosti a funkce beta-buněk pankreatu in vivo jsou nezbytné pro lepší pochopení patogeneze diabetu, jenž je podmíněn nedostatkem pankreatických beta-buněk, a pro vývoj nových možností léčby. Proto vyvineme paramagnetické světlo-konvertující nanočástice (UCNPs) povlečené polymery a konjugované s GLP-1 ligandy (GLP-1 peptidy, liraglutid či agonist 3), abychom zacílili a monitorovali hmotu ?-buněk magnetickým rezonančním zobrazováním (MRI) a luminiscencí. Nově vyvinuté UCNPs budou optimalizovány co do velikosti tak, aby pronikaly do krevních kapilár nativních a transplantovaných pankreatických ostrůvků a umožnily jejich dlouhodobé sledování. Ultramalé UCNPs (5 nm) budou sloužit jako kontrastní látka pro elektronovou mikroskopii k vizualizaci a počítání mtDNA nukleoidů v beta-buňkách, jejichž počet bývá u diabetu snížen. Specifičnost, bezpečnost a účinnost všech vyvinutých UCNPs bude ověřena na modelech in vitro a in vivo pomocí multimodálního zobrazování zahrnujícího luminiscenci, MRI a elektronovou mikroskopii. Viz reference doi: 10.1021/acsami.2c04274.

Místo výkonu práce:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Garantující pracoviště:	Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Petr Ježek, CSc.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

3D nanoskopie dosud nebyla s to postihnout morfologii mitochondriálních krist a nukleoidů (proteinových komplexů s mtDNA). Vyvineme nové metodiky 3D superrezoluční mikroskopie na prototypu 3D mikroskopu firmy Vutara (dnes součást firmy Bruker) pro stochastickou mikroskopii PALM a dSTORM s rozlišením xy 25 nm a z 50 nm. Zavedeme nové typy analýz 3D obrazu reflektující nm změny v morfologii krist a 3D-redistribuci proteinů ovlivňujících mitochondriální kristy za normálních či patologických stavů (diabetes). Pro analýzu 3D obrazů vyvineme nové postupy založené na využití Ripleyho K-funkce a Delaunay algoritmu. Rozvineme také 3D imunocytochemii typu dSTORM s tzv. nanobodies a FRETem excitovaný PALM/dSTORM. Zahájíme novou generaci superrezoluční 3D mikroskopie. Analogicky prostudujeme nukleoidy mitochondriální DNA při zvýšené či snížené biogenezi (fyziologické, patologické), při jejich dělení zejména vlastní metodou mitoFISH nanoskopie pro počítání tzv. D-loops (počátků replikace mtDNA). Uměle nastavíme velikost nukleoidů či jejich obsah mtDNA. Využijeme též STED mikroskopie. Získáme tak nové protokoly pro 3D nanoskopii a zkombinujeme molekulární biologii a fyziologii buňky s nejmodernější 3D superrezoluční mikroskopií. Molekulární biologii zajistí pracovníci odd. 75 FgÚ AV ČR, v.v.i. Viz. Ref. doi: 10.1089/ars.2022.0173.