Státní závěrečnou zkouškou studenti prokazují vědomosti získané v jednotlivých předmětech během navazujícího magisterského studia a zároveň schopnost uvádět tyto vědomosti do logických souvislostí a interdisciplinárních přesahů. Následující tři předměty SZZ mají své tematické okruhy vymezeny obsahem jednotlivých studijních předmětů takto:

Biologie živočišných buněk:

• ARCHITEKTURA BUŇKY: Buněčné jádro: tvar buněčného jádra; jaderný obal a jaderné póry; jaderná lamina a jaderný skelet; vnitřní organizace jádra. Kompartmentalizace buňky a komunikace mezi organelami: vezikulární transport a sekreční dráha; endoplazmatické reticulum; Golgiho aparát; lysosomy. Biogeneze membránových a nemembránových organel: mechanismy biogeneze a degradace organel; kontrola biogeneze; životní cyklus membránových organel. Mikrotubuly: složení a stavba mikrotubulů; mikrotubuly organizující centra; dynamika cytoplazmatických mikrotubulů; struktura a dynamika dělicího vřeténka; pohyb zprostředkovaný mikrotubuly; mikrotubulární toxiny. Aktinová filamenta: složení a stavba aktinových filament; aktinový cytoskelet a stresová vlákna; pohyb zprostředkovaný aktinovými filamenty; specializované aktinové struktury; aktinová filamenta a buněčné interakce; toxiny aktinových filament. Intermediární filamenta: složení a stavba intermediárních filament, funkce intermediárních filament v buňkách; intermediární filamenta v neuronech; intermediární filamenta a buněčné interakce. Buněčný povrch a extracelulární matrix: membránový skelet; složení a stavba plazmatické membrány; dynamika plazmatické membrány; složení a struktura glykokalyxu; zona pellucida; komponenty, uspořádání a degradace extracelulární matrix; interakce buněk s extracelulární matrix.
• BUNĚČNÉ REGULACE: Mezibuněčná signalizace: základní principy, druhy signálů, agonista, antagonista, dosah signálů – endokrinní, parakrinní, autokrinní signalizace, přímá cell-cell signalizace, reakce buňky na signál, variabilita signalizace, pozitivní a negativní zpětná vazba, typy receptorů, přenos signálu, proteinkinázy, fosfatázy, GTPázy a jejich cíle, druhý posel, signální kaskády. Mezibuněčná signalizace membránovými receptory: receptory spřažené s G-proteiny (GPCR), napojení GPCR na iontové kanály, funkce receptorů pachu a světla, napojení GPCR na enzymy, adenylátcykláza a cAMP, fosfolipáza C a druzí posli, role Ca²⁺ iontů, receptory spřažené s enzymy, receptorové tyrozinkinázy (RTK), navazující signální dráhy na RTK, MAP kinázy, AKT signalizace, receptory pro cytokiny a pro TGFβ ligandy, cytoplazmatické tyrozinkinázy. Buněčná regulace lipofilními hormony a jadernými receptory: ligandy nukleárních receptorů, nukleární receptory, responzivní elementy, retinoidy, steroidní signalizace v chemoatrakci a kapacitaci spermií, regulace růstu mléčné žlázy a laktace, signalizace pomocí NO. Mezibuněčná signalizace – nové koncepty – morfogeny: signální dráha Wnt/beta-katenin, příklady buněčných procesů regulovaných dráhou Wnt, signální dráha Hedgehog – mechanismus a regulované procesy, role primárních cilií v buněčné signalizaci, signalizace přes extracelulární váčky a exosomy, lipoproteinové částice, odlišení signalizace přes EV a lipoproteiny, cytonemy, biomolekulární kondenzáty, princip fázové separace regulace pomocí nekódujících RNA (miRNA a spol.). Regulace buněčné adheze a buněčné polarity: klasifikace mezibuněčných spojení, adhezní molekuly: imunoglobulinová rodina, integriny, kadheriny, selektiny a další, propojení adhezních molekul s cytoskeletem – organizace adherens junctions, talin, vinculin, fokální adheze, ERM komplex, mechanismy polarizace v epitelu – apikobázální a planární polarita, molekulární podstata AB a PCP. Odpověď buněk na stres: obecné principy odpovědi na stres, poškození DNA a DDR, unfolded protein response (UPR), autofagie, senescence, programovaná buněčná smrt, oxidativní stres, příklady (de)regulace ve fyziologii embrya a dospělce. Regulace buněčné identity: principy regulace diferenciální exprese, regulační oblasti DNA, epigenetické regulace chromatinu (modifikace DNA a histonů), genový imprinting, regulace transkripčními faktory, regulace exprese na úrovni RNA, “epigenetic landscape”, příklady deregulace zmíněných procesů. Regulace velikosti buněk a tkáně: regulace velikosti organel, regulace počtu buněk (buněčný cyklus, kontrolní body, mitóza a cytokineze), dělení buněk v kontextu interakce s okolím (symetrické a asymetrické dělení, mechanosenzitivita a Hippo signální dráha), regulace růstu (velikost buněk, velikost tkání, mTOR signální dráha), příklady deregulace zmíněných procesů. Regulace buněčné migrace: améboidní a mesenchymální migrační mód (hlavní charakteristiky a rozdíly), malé GTPázy z rodiny Rho (Rac, Rho, Cdc42) a jejich vliv na organizaci cytoskeletu, filopodia, lamelipodia, základní fáze v průbehu mezenchymální migrace, role fokálních adhezí, améboidní migrace – buněčný blebbing, základní principy chemotaxe (Dictyostelium), role fosfoinositolů, migrace imunitních buněk – uropod, imunologická synapse, chemokiny.
• METABOLISMUS BUŇKY: Energetický metabolismus buňky a mitochondrie: základní dráhy energetického metabolismu a jejich lokalizace v buňce; struktura a dynamika mitochondrií; úloha mitochondrií v udržování redoxní rovnováhy i jako zdroje energie; signální dráhy řídící energetický metabolismus (PI3K/Akt, AMPK, mTOR). Úloha endoplazmatického retikula (ER) v buněčném metabolismu: membránově vázané enzymy v ER; úloha ER v syntéze lipidů a příbuzných sloučenin; ER a metabolismus cizorodých látek. Metabolismus lipidů a fosfolipidů: syntéza mastných kyselin; katabolismus mastných kyselin – beta-oxidace a další formy; úloha peroxisomů a mitochondrií v metabolismu lipidů a mastných kyselin; syntéza fosfolipidů a sfingolipidů; metabolity kyseliny arachidonové. Metabolismus dusíkatých sloučenin: syntéza aminokyselin; glutamin jako zdroj dusíku; degradace proteinů a metabolismus aminokyselin; aminokyseliny jako zdroj energie a signálních molekul; močovinový cyklus; syntéza a degradace nukleotidů. Principy kooperace tkání/orgánů při metabolismu: úloha jater v metabolismu; Coriho cyklus; interakce tukové tkáně, jater a kosterní svaloviny v metabolismu; specifické populace buněk pankreatu a jejich úloha při regulaci metabolismu. Metabolismus cizorodých látek (xenobiotik): principy tří fází metabolismu xenobiotik; buněčná lokalizace a specifické reakce katalyzované základními enzymy 1. a 2. fáze biotransformace; základní typy transportérů podílejících se na transportu xenobiotik; regulace exprese enzymů metabolizujících xenobiotika (CAR, PXR). Hypoxie a buněčné adaptace na hypoxii: vnímání hypoxie - principy regulace HIF-1alfa; důsledky hypoxie pro buněčný metabolismus; mitochondrie a hypoxie; patologie související s hypoxií. Metabolismus a epigenetika: specifické metabolity a enzymy zapojené do regulací funkcí chromatinu a genové exprese; syntéza metabolitů nezbytných pro epigenetické regulace: methylace a demethylace DNA, methylace a acetylace histonů. Adaptace metabolismu specifických buněčných typů: Warburgův efekt; proliferující buňky vs. buňky v klidovém stavu; specifické rysy metabolismu kmenových a nádorových buněk; metabolismus jako faktor související s buněčnou diferenciaci; specifické rysy metabolismu fagocytů, erytrocytů a svalových buněk.
• MECHANISMY BUNĚČNÉ SMRTI: Charakteristika buněčné smrti: definice buněčné smrti, klasifikace jednotlivých forem buněčné smrti, hlavní biochemické a morfologické znaky, fyziologický význam buněčné smrti ve vývoji a udržení homeostázy mnohobuněčného organismu. Proteázy v regulaci buněčné smrti: kaspázy – charakteristika, struktura, funkce, klasifikace; úloha jednotlivých kaspáz v regulaci buněčné smrti; důležité substráty kaspáz a jejich funkce; regulace aktivity kaspáz u člověka a jiných živočišných druhů (Drosophila, Caenorhabditis elegans); granzymy, kalpainy, kathepsiny; úloha lysosomů v regulaci buněčné smrti. Vnitřní dráha indukce apoptózy: úloha mitochondrií v regulaci buněčné smrti; proteiny rodiny Bcl- 2, jejich struktura, klasifikace a komplexní úloha v regulaci mitochondriálních funkcí; proapoptotické proteiny uvolňované z mitochondrií, jejich význam a funkce; protein p53 v regulaci vnitřní dráhy. Vnější dráha indukce apoptózy: charakteristika nejdůležitějších receptorů smrti a jejich ligandů z rodiny TNF, komplex DISC a související signální dráhy; fyziologická úloha těchto ligandů a jejich význam ve vývoji a terapii vybraných onemocnění; dependence receptory, signálování a význam v regulaci a léčbě některých onemocnění. Autofagie a její úloha v regulaci buněčné smrti: mechanismy, význam, interakce s různými typy buněčné smrti, důsledky. Lytická buněčná smrt: charakteristika a srovnání různých forem, jejich definice, popis, regulace, molekulární mechanismy a význam; nekróza, nekroptóza, pyroptóza, ferroptóza atd. Další specifické formy buněčné smrti: parthanatos, alkaliptóza, oxeiptóza, netóza, entóza, kornifikace, excitotoxicita, eryptóza; autosis, immunogenní buněčná smrt, metuosis, paraptosis, erebosis; charakteristika a srovnání jednotlivých forem, jejich definice, popis, regulace, molekulární mechanismy a význam. Význam buněčné smrti ve vývoji onemocnění: příklady onemocnění spojených s deregulovanou buněčnou smrtí (neurodegenerativní, imunitní, alergická, zánětlivá, kardiovaskulární, virová atd.), související mechanismy a důsledky; nové terapeutické možnosti.
• BIOLOGIE KMENOVÝCH BUNĚK: Charakteristika kmenových buněk: definice kmenové buňky; identifikace kmenové buňky; diferenciační potenciál buněk a kmenové buňky; příklady kmenových buněk – jejich vlastnosti, potenciál a identifikace. Ontogenetická hierarchie buněk v tkáni: úloha kmenových buněk v regeneraci a homeostáze tkáně; regulace aktivity kmenových buněk ve tkáni nebo v orgánu; příklady tkání s popisem jejich ontogenetické hierarchie a principů regulace jejich kmenových buněk. Niche kmenových buněk: význam niche pro kmenové buňky, interakce niche a kmenové buňky; symetrie dělení buněk a jeho regulace; složení niche; aktuální a potenciální kmenová buňka; příklady stavby a složení niche a jejích kmenových buněk. Pluripotentní kmenové buňky: charakteristika u savců; identifikace pluripotentních buněk; zdroje pluripotentních kmenových buněk, jejich využití v klinické praxi a v experimentech. Metabolismus kmenových buněk: regulace metabolismu kmenových buněk; jeho odlišnosti a výhody.
• BIOLOGIE ZÁRODEČNÝCH BUNĚK A ČASNÝCH EMBRYÍ: Segregace chromosomů a možné poruchy: průchod buněčným cyklem, řídící a kontrolní mechanismy buněčného cyklu, rozdíly mezi mitózou a meiózou, kohezinový komplex, dělení chromosomů, regulační mechanismy dělení chromosomů, konfigurace chromosomů v mitóze a meióze, poruchy segregace chromosomů, aneuploidie, její příčiny a následky. Výstavba dělicího aparátu: výstavba dělicího vřeténka v mitóze a v meióze, rozdíly, změny mechanismů sestavení dělicího vřeténka při přechodu z meiózy do mitózy. Zárodečné buňky, jejich vznik a další vývoj: vznik zárodečných buněk, jejich původ a další osud během vývoje jedince, události časné meiózy, morfologie oocytů a spermií, vývoj folikulů, morfologie vaječníku a varlete. Vývoj pohlavního aparátu: genetické určení pohlaví a další diferenciace pohlavního aparátu, vývodné pohlavní cesty. Fertilizace: oplození a možné poruchy, vznik prvojader a dělícího vřeténka v zygotě, další vývoj embrya po fertilizaci. Časný embryonální vývoj: vývoj časného embrya, zapnutí embryonálního genomu, epigenetické modifikace během časného vývoje, mechanismy diferenciace v časném embryu, trofoblast, embryoblast, gastrulace, vznik zárodečných listů, implantace embrya. ART v reprodukci: postupy a trendy ART v reprodukci lidí a zvířat, benefity a možná rizika, využití ART při šlechtění hospodářských zvířat a při záchraně ohrožených druhů.
• BUNĚČNÁ A MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE NÁDORŮ: Klasifikace a charakteristické znaky nádorů: obecné principy kancerogeneze, nádory maligní a benigní, premaligní změny tkáně, dělení nádorů podle typu buněk, ze kterých vznikají, histologická skladba solidních nádorů, klonální expanze, geny účastnící se kancerogeneze, onkogenní viry, typické znaky nádorových buněk. Proto-onkogeny, onkogeny a mitogenní signální dráhy: definice proto-onkogenů a jejich mutace u nádorů, molekuly klíčové pro řízení buněčného cyklu a jejich poškození u nádorů, složky mitogenních signálních drah s onkogenním potenciálem (růstové faktory a jejich receptory, proteiny Ras, nereceptorové proteinkinázy, transkripční faktory). Nádorové supresory a dědičné dispozice k nádorům: definice, dělení nádorových supresorových genů a jejich mutace u nádorů, dědičné formy nádorů a jejich příčiny obecně, příklady nádorových supresorů a jejich poškození u nádorů (pRb, p53, APC, proteiny účastnící se oprav DNA a další). Genetická nestabilita nádorů: typy genetické nestability a její příčiny, poškození mechanismů opravy DNA, molekulární mechanismus kontroly mitotického vřeténka, násobné centrosomy. Nádorová angiogeneze: vaskulogeneze a angiogeneze, cévní systém nádorů, průběh neovaskularizace nádorů, aktivátory a inhibitory angiogeneze, význam hypoxie, anti-angiogenní terapie. Telomery, senescence a neomezený replikační potenciál: zkracování telomer a buněčné dělení, průběh a mechanismus buněčné senescence, dvojí efekt zkracování telomer a aktivace telomerázy u nádorů.
  Rezistence k apoptóze u nádorů: regulace a průběh apoptózy, poškození vnější a vnitřní apoptotické dráhy u nádorů, regulace kaspáz, terapie cílená na mechanismy rezistence. Invazivita a metastázování: metastatická kaskáda, epiteliálně-mezenchymová tranzice, degradace ECM, adhezní molekuly v průběhu metastazování, orgánově specifické metastazování, pre-metastatická nika.

Biologie rostlinných buněk a mikroskopických eukaryot:

• POKROČILÁ BIOLOGIE ROSTLINNÉ BUŇKY: Signální dráhy rostlinných hormonů: receptory – volné, vázané v membráně; signální dráhy – přenos fosfátu, kontrolovaná degradace proteinů; hybridní systémy; cíle signálu – efektory; odpovědi na signál – transkripční, netranskripční. Vnitrobuněčný a mezibuněčný transport: typy transportu, způsoby transportu, mezibuněčný transport, typy transportérů (auxinu), regulace lokalizace a funkce transportérů, struktura transportérů, transportéry fytohormonů. Buněčný cyklus rostlinné buňky: buněčné dělení jako základní mechanismus odpovědi na vnější signál, kontrolní body buněčného cyklu, rostlinné jaderné proteiny. Růst a prodlužování rostlinných buněk: organizace buněčné stěny, biosyntéza celulózy, signalizace regulující dynamiku cytoskeletu a růst buňky, prodlužování buňky v závislosti na auxinu a turgoru, hormonální regulace růstu buněk. Mechanické vlastnosti rostlinných buněk: mechanosenzory, reakce na mechanické podněty, přenos signálu, vnímání gravitačního vektoru, amylocyty, růstová odpověď na gravitační signál. Rostlinné kmenové buňky: kmenové buňky v meristémech, signalizace: WUS-CLV3, WOX5-CLE, funkce Ca²⁺, zakládání kmenových buněk de novo, hormonální regulace. Diferenciace rostlinných buněk: asymetrické dělení v zygotě, polarizace, endoreduplikace, prokambium a kambium ve vývoji vodivých pletiv. Diferenciace rostlinných buněk v in vitro podmínkách: molekulární aspekty dediferenciace, rediferenciace, transdiferenciace, genetické reprogramování rostlinných buněk in vitro, kalus, regenerace. Omické přístupy na úrovni rostlinné buňky: definice a obecný přístup, genomika, transkriptomika, hormonomika, metabolomika, sekvenování, single-cell přístup. Online webové nástroje ke studiu rostlinné buňky: The Bio-Analytic Resource for Plant Biology (BAR), ePlant, Plant Cell Atlas.
• BUNĚČNÁ BIOLOGIE PRVOKŮ: Vznik eukaryot: definice eukaryot a prvoků; prokaryota vs. eukaryota; Archaea – autogenní vs. chimérický model vzniku eukaryot – Asgard – 2 vs. 3 domény buněčného života vs. eocyt – Parakaryon – FECA vs. LECA – endosymbiózy u eukaryot a význam pro současnou diverzitu – základní znaky eukaryotické buňky a mechanismus jejich vzniku - datace evoluce eukaryot. Diverzita eukaryot: systémy klasifikace eukaryot a současná koncepce; vznik mnohobuněčnosti – přehled eukaryotických superskupin a důležitých zástupců: (T)SAR , Archaeplastida, Excavata, Amoebozoa, Obazoa – studium diverzity eukaryot, makroskopická vs. “molekulární” diverzita – case study: Tara Oceans, co žije v oceánech? Fotoautotrofní prvoci: primární a sekundární fotosyntéza a jejich výskyt u eukaryot – důsledky pro transport proteinů v buňce a strukturu genomu; Paulinella chromatophora a nezávislý vznik chloroplastu; Chlamydomonas reinhardtii jako model pro studium pohybu bičíkovců; rozsivky – molekulární mechanismus dělení frustuly; metabolismus dusíku a železa jako klíč k úspěchu rozsivek v oceánech; obrněnky a jejich obří genomy – dinokaryon: DNA bez histonů, HLP a DVNP. Parazitičtí prvoci I: Kinetoplastida; Trypanosoma brucei sp., Trypanosoma cruzi , Leishmania spp. – životní cykly (historie, dopad na člověka jako hostitele); vztah parazit-hostitel; buněčné adaptace vedoucí k efektivní infekci hostitele; struktura genomu; exprese genů a buněčný metabolismus; mechanismus účinku dostupných léků – vznik rezistence (závody ve zbrojení); unikátní buněčné struktury a jejich funkce (kinetoplast, glykozomy). Parazitičtí prvoci II: Výtrusovci (Apicomplexa); Toxoplasma gondii, Plasmodium spp.; životní cykly (historie, dopad na člověka jako hostitele); interakce parazit-hostitel; buněčné adaptace k parazitickému způsobu života a k průniku do hostitele (apikální komplex); buněčný metabolismus. Anaerobní prvoci: typy a evoluční původ mitochondrií u anaerobních prvoků, syntéza železito-sirných klastrů, import proteinu do mitochondrie; anaerobní metabolismus; energetický metabolismus; Trichomonas vaginalis a Giardia intestinalis; amitochondriální eukaryota. Horizontální genový transfer: inference HGT, význam HGT u eukaryot, mechanismus HGT. Heterotrofie u prvoků: hetero-/auto-/mixotrofie, phagotrofie; lov: suspenzní, filtrování, mebranelly, molekulární zbraně; raptoriální prvoci.
• BIOLOGIE KVASINEK: Genetika kvasinkových organismů: nástroje pro integrace, kvasinkové plazmidy, tetrádová analýza. Buněčná biologie kvasinkových organismů: morfologie, sekrece, mitochondrie, komunikace, párování kvasinek. Metabolismus kvasinkových organismů: buněčný cyklus, oprava DNA, regulace transkripce, metabolismus cukrů. Kvasinkové genomy a jejich evoluce: chromosomy, chromatin, evoluce. Metody analýzy kvasinek: identifikace patogenních kvasinek, analytické metody. Kvasinkové technologie: hybridní systémy, reportérové systémy, transformace, protoplasty.

Metody a technologie v buněčné biologii:

• METODY APLIKOVANÉ BIOCHEMIE A BUNĚČNÉ BIOLOGIE: Základy práce s buněčnými kulturami: zpracování buněčného materiálu; růst buněčné kultury, živná média, typy kultivace, pasážování a uchovávání buněčných linií, kontrola kvality, prevence kontaminace, hodnocení základních cytokinetických parametrů (proliferace, viabilita). Elektromigrační metody separace proteinů: elektroforéza – základní typy a principy; SDS-PAGE, westernový přenos, možnosti imunodetekce, protilátky; izoelektrická fokusace (IEF); 2D-elektroforéza. Metody práce s RNA: detekce (qRT-PCR, RNA-seq, microarrays), izolace RNA, využití mRNA pro qRT-PCR, next generation sequencing, RNA sequencing, microarrays, manipulace genové exprese pomocí RNA – antisense oligonukleotidy, RNA interference, funkce nekódující RNA, využití miRNA v klinické medicíně, využití si/shRNA pro výzkum. Metody analýzy proteinů: analýza proteinových modifikací, proteinových komplexů, manipulace exprese proteinů a proteomika; post-translační modifikace (PTM) proteinů, detekce modifikací na endogenních proteinech (fosfo-specifické protilátky apod.), (chromatinová) imunoprecipitace, afinitní purifikace, experimentální buněčné systémy pro studium funkce proteinů (GOF – konstitutivní vs. inducibilní exprese, LOF – CRISPR/Cas9, analýza komplexních proteinových směsí (BioID, hmotnostní spektrometrie). Aplikace těchto postupů na biologické otázky. Metody analýzy buněčných lipidů: separační techniky – chromatografické metody (GC, HPLC) a detekční principy (MS), lipidomika, lokalizace lipidů v buňce. Metody práce s DNA: izolace DNA, separace DNA (gelová elfo, kapilární elfo, pokročilé elfo), PCR (standardní, kvantitativní, zajímavé varianty), LAMP, analýza fragmentů DNA (hybridizace, RFLP, FISH), sekvenace DNA, manipulace genové exprese, genové inženýrství, knock-out genů (homologní rekombinace, Cre-LoxP systém, FLP/FRT systém, CRISPR/Cas9 systém), nadměrná exprese genů – plazmidy a transfekce. Aplikace in vivo modelů savců: etické a legislativní aspekty práce se zvířaty (3+1 R principy); výběr a využití vhodného zvířecího modelu; nejčastější (savčí) modely ve fyziologii (biomedicíně) – laboratorní potkan, laboratorní myš; chov laboratorních myší (konvenční, SPF, gnotobionti) a experimenty s nimi, genetická manipulace laboratorních myší – běžně užívané metody a zdroje (myší kmeny) – přirozené a indukované mutace, gene targeting v embryonálních kmenových buňkách, „knock-out a knock-in“ myši, Cre/loxP systém, nové metody „gene-targetingu“ – ZFN, TALEN a CRISPR/Cas9, transgenní myši, myší kliniky. Omics technologie: genomika, transkriptomika, metabolomika, databáze, personalizovaná medicína a velké objemy dat. omické technologie + velká data – informační pyramida, sdílení a využití – biomarkery a personalizovaná medicína; genomika: sanger vs NGS sekvenování - genomové vs. exomové vs. SNP genotypování, databáze COSMIC, TCGA, transkriptomika: microarrays vs. sekvenování RNA, analýza genových souborů a Pathway analysis, reactome; metabolomika, –omika a multi-omika na úrovni jedné buňky (scRNA seq).
• ANALYTICKÁ CYTOMETRIE: Principy průtokové cytometrie: fluorescence, zdroje excitace, optické systémy, způsoby detekce fluorescence. Zpracování a kompenzace signálu v průtokové cytometrii: vizualizace, analýza a softwarové zpracování dat. Biologické aplikace průtokové cytometrie: analýza nukleových kyselin, buněčné funkce, buněčná smrt, víceparametrové analýzy. Fluorescenční zobrazovací metody in vivo: aplikace v cytogenetice, hydrobiologii, rostlinné biologii, imunologii a fyziologii bezobratlých. Principy a aplikace digitální mikroskopie: fluorescenční a konfokální mikroskopie, FRET, FRAP. Aplikace průtokové cytometrie v klinické praxi: využití v imunologii a hematologii, analýza buněčných populací, diagnostické aplikace.
• BUNĚČNÉ BIOTECHNOLOGIE: Buněčné biotechnologie a jejich metody: přehled aktuálních technologií včetně práce s kmenovými buňkami, imunoterapie, produkce biologických látek a CRISPR/Cas9. Buněčné reprogramování: reprogramování a pluripotentní kmenové buňky, mechanismy přeprogramování, transdiferenciace, epigenetické změny a klinické aplikace. Dospělé kmenové buňky a tkáňové inženýrství: typy, izolace, využití v medicíně, decelularizace tkání a 3D tisk. Organoidy, tumoroidy a orgány na čipech: modelování tkání a nemocí, využití ve výzkumu a medicíně. Imunoterapie a její využití v onkologii: aktivní a pasivní imunoterapie, CAR-T, checkpoint inhibitory a protinádorové vakcíny. Genová terapie: principy genové terapie, léčba vzácných onemocnění. Extracelulární vezikuly: produkce biologických látek a rekombinantních proteinů; extracelulární vezikuly a jejich terapeutický potenciál – regenerativní medicína, léčba zánětlivých a degenerativních onemocnění. Čisté prostory a klinické aplikace buněčných terapií: regulace, podmínky pro léčbu, technologické požadavky.
• ARCHITEKTURA BUŇKY: Příprava materiálu pro vizualizaci: základní mikroskopické techniky; zbytné a nezbytné kroky při přípravě materiálu pro vizualizaci buněčných organel a komponent v závislosti na použité technice; fixace, permeabilizace, blokace. Možnosti vizualizace buněčných organel a komponent: barviva přehledová a selektivní, příklady principů využitelných při barvení specifických organel, využití protilátek. Vizualizace membránových buněčných organel: přehled dostupných metod, jejich výhody a nevýhody; příklady vizualizačních postupů pro jednotlivé membránové organely. Vizualizace cytoskeletu a buněčného povrchu: přehled dostupných metod, jejich výhody a nevýhody; příklady vizualizačních postupů pro jednotlivé cytoskeletální komponenty a pro struktury buněčného povrchu.
• MECHANISMY BUNĚČNÉ SMRTI: Možnosti detekce buněčné smrti: detekce na úrovni buněčných populací, buňky, jednotlivých organel (mitochondrie, jádro atd.) a molekul (proteiny, DNA); detekce in vitro a in vivo – ucelený přehled současných metod, kritéria výběru jednotlivých metod a jejich aplikace. Obecné metody detekce buněčné smrti: vitální barvení, změny symetrie/intaktnosti plazmatické membrány, vylití intracelulárních proteinů, intenzita buněčného metabolismu, změny množství DNA. Metody detekce apoptózy na úrovni aktivace kaspáz: detekce štěpení kaspáz a jejich endogenních substrátů, detekce aktivity kaspáz s využitím syntetických substrátů a inhibitorů. Metody detekce apoptózy na úrovni buněčného jádra: jaderná morfologie, fragmentace DNA, ELISA, TUNEL atd. Metody detekce apoptózy na úrovni mitochondrií: aktivace proteinů rodiny Bcl-2, změny mitochondriálního membránového potenciálu, vylití proapoptotických mediátorů z mitochondrií atd. Metody detekce autofagie. Metody detekce změn na úrovni lysozomů: permeabilizace lysozomální membrány.