Fyziologie, imunologie a vývojová biologie živočichů

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) such as benzo/a/pyrene (BaP) and persistent dioxin-like compounds (DLCs) such as 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) belong among the most important airborne and foodborne environmental toxicants, and the lungs represent one of their major target organs. However, in spite of many in vivo and in vitro studies, the mechanisms of toxicity and carcinogenicity of PAHs and DLCs in respiratory system are insufficiently characterized. Chronic exposure to PAHs contributes to genotoxicity and to the development of (non-genotoxic) “dioxin-like“ toxicity via activation of aryl hydrocarbon receptor (AhR), including promotion/progression of lung cancer. Chemically-induced carcinogenesis involves numerous strategies recruited by transformed cells, which allow them to survive and to obtain adaptive advantages over the normal cells. A comprehensive evaluation of changes in gene expression, cell population parameters (such as cell cycle and proliferation), formation and release of extracellular vesicles will allow us to compare impact of PAHs and DLCs on normal and transformed airway cells and to identify novel suitable biomarkers of dioxin-like toxicity and/or AhR-dependent genotoxicity.
Aims:

• investigation of changes in gene expression, phenotype and function of HBEC models during their transformation induced by TCDD, BaP or other PAHs or complex extract of airborne particles and estimation of relative effective potencies in selected in vitro models/parameters;
• characterization of extracellular vesicles produced by normal and chemically transformed cells.

Methodology:
cell growth and maintenance, cytokinetic parameters, migration/invasion assays, cell morphology visualisation, detection of EMT- and cell transformation-related gene expression and protein expression (cell culturing, flow cytometry, fluorescent microscopy, Western blotting, qRT-PCR, ultracentrifugation and other molecular biological, biochemical and cytological methods).
Experimental work will be performed at the Veterinary Research Institute, Brno

Školitel

RNDr. Miroslav Machala, CSc.

1. rok: V rámci programu Erasmus+ uskutečnit studijní pobyt na některé z partnerských univerzit. Začátek experimentů – odběry a zpracování vzorků. 2. rok: Zpracovat vzorky odebrané během řešení grantového projektu, vyzkoušet a optimalizovat různé metody stanovení imunitních parametrů u hmyzu. Prezentace první části výsledků. 3. rok: Zpracovat další vzorky, porovnání výsledků mezi několika modelovými organismy. Příprava manuskriptu pro publikaci. 4. rok: Celková prezentace výsledků. Předpokládá se spolupráce na dalších publikacích.

Školitel

doc. RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D.

Vývojová neurotoxicita (z angl. developmental neurotoxicity) představuje až do nedávna velmi podceňovanou oblast toxikologie. Až nedávné studie prokazující spojitost mezi chronickou expozicí savců látkám znečišťujícím trvale naše životní prostředí (např. zpomalovače hoření či pesticidy a jiné polutanty) a zvýšenou incidencí neurologických poruch typu roztroušená skleróza, parkinsonismus či autismus poukázali na zásadní nedostatek buněčných modelů, které by umožnili rutinní testování xenobiotik a polutantů s ohledem na jejich DNT potenciál. Tématem této práce je proto zavedení metodologického panelu, který umožní stanovení relativních efektivních potenciálů (REP) vybraných suspektních neurotoxikantů a následné objasnění buněčných a molekulárních procesů, které stojí za jejich neurotoxicitou.

Školitel

RNDr. Miroslav Machala, CSc.

Hyaluronic acid (HA) is a basic component of the intercellular mass and plays an important signaling and homeostatic role in the skin. This polysaccharide is also used during wound healing. In some cases (old age, diabetes, venous insufficiency, etc.) the wound healing process does not proceed optimally and non-healing wounds occur. HA is delivered in various material forms (solid covers, gels) to such wounds with the aim of promoting their healing. Although it is clear that HA aids in the closure of non-healing wounds, the mechanism or mechanisms involved are not fully understood. The aim of the research will therefore be to elucidate the fate of HA in the context of a chronic wound. Experimental work will include molecular biological, analytical and microscopic techniques. Work with in vivo and ex vivo material from wounds is planned. The work will take place remotely, mainly in the laboratories of the Contipro company (Ústí nad Orlicí).

Školitel

Mgr. Kristina Nešporová, Ph.D.

Sprouty proteiny představují kontrolní mechanismus signalingu aktivovaných tyrosinkinázových receptorů, včetně FGF signální dráhy. U myší způsobuje delece Sprouty vývojové poruchy vedoucí k poškození sluchu, kraniofaciálním defektům, zpomalenému postnatálnímu růstu nebo jícnové achalázii a střevní pseudoobstrukci. Význam lidského genu Sprouty2 byl zaznamenán u nefropatie, thanatoforické dysplázie a v různých typech onkologických onemocnění. V poslední době se ukazuje, že syndromy podmíněné hyperaktivací signální dráhy růstových fibroblastových faktorů (FGF) a syndromy spojené s deregulovanou funkcí primárních cilií se projevují řadou společných fenotypů, kromě jiných také u kraniofaciálních a achondroplastických malformací. PhD projekt se zaměří na charakterizaci role Sprouty proteinů v průběhu skeletogeneze, vyhodnotíme vývojové defekty tkání a orgánů myšího modelu s deletovaným Sprouty2 a Sprouty 4, které se běžně vyskytují u ciliopatií a zanalyzujeme signální dráhy modulované primárními ciliemi v morfogenezi Sprouty deficientních myší.

Školitel

doc. RNDr. Marcela Buchtová, Ph.D.

Polyaromatické sloučeniny, jako jsou polycyklické (PAU) a heterocyklické aromatické uhlovodíky (HAU), představují významnou skupinu environmentálních polutantů s negativním dopadem na zdraví člověka i živočichů. Jedním z dosud velmi málo prozkoumaných mechanismů jejich toxického působení v organismu, souvisejícím úzce s navozením různých forem buěnčného stresu, je i možné narušení metabolismu a signálních drah kontrolujících buněčný metabolismus. Cílem práce je, s využitím vhodných buněčných modelů, popsat dopad vybraných skupin PAU a HAU na signální dráhy regulované různými formami buněčného stresu, disrupci buněčného metabolismu, a lépe tak porozumět molekulárním mechanismům jejich toxicity.

Školitel

prof. RNDr. Jan Vondráček, Ph.D.

Karcinomy dutiny ústní a orofaryngu patří mezi deset nejčastěji se vyskytujících malignit v lidské populaci. Náš projekt je zaměřen na spinocelulární karcinom, který představuje v této oblasti nejfrekventovanější typ maligního onemocnění. Prognóza onemocnění zhoubným nádorem dutiny ústní a orofaryngu je dána především stupněm invazivity primárního tumoru a rozsahem metastatického postižení regionálních a vzdálených uzlin. Intenzita perineurální invaze koreluje s lokalizací nádoru, jeho rozsahem a přítomností uzlinových metastáz. PhD projekt bude zaměřen na determinaci klinicky relevantních somatických mutací u pacientů s perineurální invazí a na analýzu exprese raných molekulárních markerů perineurální invaze na rozhraní nádorové a okolní tkáně. Dále se zaměří na analýzu úlohy primárních cilií a Sonic Hedgehog dráhy v buňkách spinocelulárního karcinomu a vliv modifikované SHH signalizace na jejich perineurální invazi.

Školitel

doc. RNDr. Marcela Buchtová, Ph.D.

Cílem je studovat mechanismy kardiomyocytogeneze u pluripotentních kmenových buněk in vitro. Metody: literární rešerše, metody tkáňových kultur, metody molekulární biologie, atd... Studia zaměřená na regulaci četnosti vznikajících kardiomyocytů, jejich specifikaci a maturaci. Modely: lidské indukované pluripotentní buňky z pacientů i zdravých dárců, linie myších embryonálních kmenových buněk, tkáňové řezy, a další.

Školitel

Mgr. Jiří Pacherník, Ph.D.

This project aims to acquire information about redox homeostasis in honey bees with emphasis on how it is affected by Varroa destructor and other bee pathogens infection, how it differs seasonally, and how it is modified in long-living winter bees. Antioxidant system components, both enzymatic and non-enzymatic, as well as hemocytes and other immune system components participating in response to pathogens and maintenance of homeostasis, will be thoroughly examined using a complex methodological approach that will also allow the assessment of reactive oxygen and nitrogen species production, among other parameters.

Školitel

Mgr. Pavel Dobeš, Ph.D.

Náhradní zubní generace se u obratlovců vyvíjejí ze zubní lišty. Doba trvání a morfologie zubní lišty se mezidruhově liší v závislosti na tom kolik generací zubů je iniciováno během života jedince. PhD projekt se zaměří na analýzu lokalizace LGR5-pozitivních progenitorových buněk během odontogeneze a jejich osudu. Dále bude sledovat expresní profil LGR5-pozitivních buněk a signalizaci kontrolující formování zubní lišty. S využitím experimentálních přístupů zaměřených na zvýšení či snížení WNT signalizace bude provedena analýza úlohy této dráhy v iniciaci náhradní zubní lišty. Tato studie regulace zachování progenitorových buněk v zubní liště povede k odhalení procesů, které jsou podkladem druhově specifického potenciálu formování daného počtu generací zubů, jakož i patologických stavů u člověka, kde je tvorba náhradní dentice narušena.

Školitel

doc. RNDr. Marcela Buchtová, Ph.D.

Zjistili jsme, že vnitřní hodiny hmyzu jsou ovlivnitelné slabými magnetickými a elektromagnetickými poli, která se vyskytují zejména v blízkosti technických zařízení. Správný cirkadiánní rytmus je přitom v pozadí mnoha funkcí organismu a jeho poruchy vedou k řadě chorob. Projekt se bude věnovat zcela novému oboru studia kombinujícímu výzkum cirkadiánní rytmicity zvířat s výzkumem citlivosti biologických systémů na slabá magnetická pole. Pole těchto parametrů obklopují technická zařízení a mohou mít environmentální i zdravotní dopady. Experimentální část práce bude postavena na technikách behaviorálních a molekulárně biologických. Na hmyzích a savčích modelech má ukázat, jaká je citlivost tohoto jevu a jaký je jeho mechanismus a podstata.

Školitel

doc. RNDr. Martin Vácha, Ph.D.

Školitel

doc. RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D.