Národní projekty

LPR

Anotace projektu:

V projektu budou využity ferritinové nanoklece připravené technikami molekulárního klonování a proteinového inženýrství. Pro dosažení aktivního cílení vybraných molekul zvýšeně exprimovaných na membránách buněk neuroblastomu bude povrch ferritinových klecí modifikován krátkými biomimetickými peptidy, odvozenými od ligandů s přirozenou afinitou k těmto molekulám, jako jsou konotoxiny, neurotrofiny, neurotrofní faktory a samotné cílové molekuly. Sekvence těchto peptidů bude navržena s využitím technik in silico molekulární dynamiky a dockingu. Dopravována budou klinicky používaná cytostatika s vysokou toxicitou pro necílové buňky (jako je doxorubicin) a experimentální cytotoxické molekuly (jako je ellipticin). Pro komplexní charakterizaci připravených nanonosičů budou využity moderní biofyzikální a biochemické metody. Velká pozornost bude kladena specifické toxicitě pro cílové buňky neuroblastomu srovnatelné s účinností volného léčiva, při současném zajištění ochrany necílových buněk. V ideálním případě by získané výsledky mohly sloužit jako základ pro návrh selektivních nanonosičů léčiv s vysokým translačním potenciálem pro onkologickou nanoterapii.

MV

Anotace projektu:

Cílem projektu je vývoj unikátního přenosného systému na detekci přítomnosti viru SARS-CoV-2 ve vzorku do 20 minut na základě jeho specifické sekvence RNA. Toho bude dosaženo pomocí mikrofluidického systému, kam se vloží vzorek potencionálně obsahující hledaný virus. Vzorek se automaticky zpracuje a následně dojde k amplifikaci a detekci sekvence nukleových kyselin, pokud se ve vzorku bude hledaný virus vyskytovat. Hlavní parametry navrženého systému jsou vysoká citlivost, malé rozměry a nízké výrobní náklady, takže se tento systém může stát běžným vybavením zdravotníků a také dalších bezpečnostních složek státu. V případě pandemie, jako je současný COVID-19, bude možné tento systém upravit na detekci jiných patogenů a rychle najít jejich zdroj, izolovat ho a tím zabránit dalšímu šíření.

AZV ČR

Anotace projektu:

Cílená terapie, směřující biologicky aktivní látky do nádorových buněk bez interakcí se zdravými buňkami, je zlatým grálem protinádorové terapie. Ačkoliv je v praxi používána celá řada přístupů založených na cílené terapii, existují stále zásadní limitace pro její širší uplatnění. Předkládaný projekt si klade za cíl vytvořit nový koncept cílené terapie, založené na transportu enzymů pro selektivní katalytickou aktivaci netoxických substrátů – proléčiv. V projektu budou vyvíjeny pokročilé přístupy aktivního transportu enzymů a proléčiv do nádorových buněk pomocí
feritinu. V rámci projektu bude testováno celé spektrum typy proléčiv inaktivovaných enzym-sensitivními protektivními skupinami. Aktivační kinetiky párů enzym-proléčivo budou studovány jak in vitro, tak in vivo, přičemž zásadní důraz bude kladen na eliminaci nežádoucích účinků chemoterapie s maximální účinností
eliminace buněk nádorových.

Anotace projektu:

I přes pokroky v pochopení nádorové biologie lze v onkologické praxi pozorovat pouze pomalé zlepšování protinádorové léčby. Mezi hlavní důvody patří nedostatek selektivního transportu protinádorových léčiv do nádorové tkáně. Tyto limitace a pokusy aplikovat Ehrlichův koncept „magické kulky“ vedly v šedesátých letech k vývoji liposomálních či polymerních nanoléčiv. Od dalšího vývoje nanotechnologií lze očekávat zvýšení efektivity dopravy léčiv, a to díky lepší rozpustnosti léčiv, ochraně před jejich degradací a také snížení nežádoucích účinků. Nanomateriály mohou být funkcionalizovány biomolekulami, což umožňuje cílení specifických buněk nebo dokonce organel. I přes to, u chemoresistentních onemocnění lze stále pozorovat pouze malou míru zvýšení efektivity, což je dáno především neefektivitou transportovaného terapeutika. Z toho důvodu budou v projektu vyvíjeny pokročilé inteligentní bionanotechnologie, založené na biokompatibilním proteinu feritinu s heterogenním enkapsulátem složeným z krátké interferující RNA (pro zvýšení citlivosti buňky) a cytostatika (jako toxické složky).

Anotace projektu:

Tumory uropoetického traktu, zahrnující karcinom ledviny a močového
měchýře, jsou jedny z nejčastěji se vyskytujících typů nádorů. Zatím nebyly identifikovány neinvazivní markery, které by pomohly k časné diagnostice, dalšímu onkologickému sledování. Metabolomické profily nádorových buněk představují unikátní fenotypy, které by mohly být vhodné k identifikaci specifických biomarkerů pro jednotlivé typy tumorů a jejich klinických stadií. Tato studie má za cíl nalézt potencionální nádorové markery karcinomů ledvin a močového měchýře ve vzorcích moči ve formě těkavých látek extrahovaných na tuhé fázi a následně detekovány plynovou chromatografií s hmotnostní
spektrometrií. Budou použity různé povrchy extrakčních vláken na bázi
nanomateriálů a porovnávána jejich účinnost ve schopnosti vychytat
potencionální těkavé biomarkery. Následně budou tyto postupy aplikovány na 100 vzorků od každého typu nádoru.

Anotace projektu:

Imunitní systém hraje klíčovou úlohu ve vývoji a kontrole sepse, avšak mechanismus buněčné disfunkce, selhání orgánů a smrt nejsou dostatečně pochopeny. Monocyty periferní krve jsou hlavním zdrojem efektorových molekul, které jsou úzce propojeny s rozvojem a klinickým výsledkem sepse.

Hlavním cílem projektu je pochopení nevysvětlených událostí v signalizaci monocytů během sepse, především spolupráce sítě klíčových transkripčních faktorů řídících funkce monocytů v sepsi. Použijeme nový model trojrozměrných plicních organoidů, ve kterém budeme zjistíme jak monocyty pacientů signalizují v kontextu plicní tkáně, která je běžným místem infekce a slouží jako rezervoár monocytů. Protože se sepsí spojené změny v monocytech mění množství metabolitů v krvi, použijeme také měření metabolitů k identifikaci nových biomarkerů mezi těkavými látkami séra pacientů. Výsledky projektu povedou k lepšímu pochopení procesů kontrolujících osud monocytů v septických stavech, a také možnost rychlé validace diagnostických znaků sepse.

GAČR

Anotace projektu:

Organofosforové sloučeniny jsou produkované jako bojové chemické látky nebo využívané jako insekticidy a způsobují život ohrožující intoxikace. Pro terapii intoxikací jsou používány reaktivátory acetylcholinesterasy (oximy), které jsou kauzálními antidoty daných intoxikací.

Současné klinicky používané a nadějné experimentální reaktivátory (tzv. kvarterní reaktivátory) však velmi omezeně prostupují do centrální nervové soustavy, kde také dochází k intoxikaci a nevratným změnám nervové tkáně. Z tohoto důvodu jsou vyvíjeny biokompatibilní přenašečové systémy, které mohou enkapsulovat molekuly reaktivátorů, přenést je do centrální nervové soustavy a následně uvolnit pro reaktivaci organofosforové intoxikace. Tento projekt je zaměřen reaktivátory acetylcholinesterasy enkapsulované pomocí apoferitinu a preklinický výzkum jejich biodostupnosti v centrálním nervovém systému.

Anotace projektu:

Paperfluidická mikrofluidní analytická zařízení (?-PADs) výrazně rozšiřují možnosti rychlých, levných a přenosných analytických metod. Neinstrumentální detekce založená na odečítání vzdálenosti navyšuje uplatnitelnost ?-PADs především díky extrémně nízkým nákladům a jednoduchosti z důvodu absence nezbytné instrumentace. Selektivní reagencie musejí být imobilizovány na ?-PAD, aby bylo dosaženo vzniku ostrého rozhraní, které umožní detekci pomocí odečtu vzdálenosti. Avšak dosud je používáno pouze omezené množství takových reagencií. Tento projekt navrhuje nové způsoby imobilizace reagentů čímž rozšiřuje škálu aplikovatelných molekul. Je nevrženo využití elektrostatických interakcí mezi papírovým nosičem nesoucím iontový náboj a budou zkoumány další způsoby včetně imobilizace pomocí nano- nebo mikročástic. Nakonec, budou studovány možnosti integrované přípravy vzorku vhodné pro spojení s technologií ?-PADs využívající detekci založenou na odečtu vzdálenosti uplatnitelné pro analýzu biomolekul v různých typech matric.

Anotace projektu:

Navrhovaný projekt se zabývá optimalizací a využitím techniky difúzního gradientu v tenkém filmu pro stanovení biologicky dostupných forem rtuti (Hg2+, CH3Hg+, C2H5Hg+, C6H5Hg+) v kontaminované půdě a vodním ekosystému (v lokalitě Jedová hora – Brdy, Česká republika) a posouzením schopnosti techniky difúzního gradientu v tenkém filmu předpovídat biologickou dostupnost rtuti pro zemědělsky významné plodiny i vodní rostliny. Mimoto bude v rámci projektu sledován vliv kyselých dešťů a půdních parametrů na transport mobilních forem rtuti z půd do rostlin a bude vyhodnocena kontaminace vodního ekosystému Záskalská, který se nachází na úpatí Jedové hory. Získané výsledky budou sloužit k lepšímu porozumění biologické akumulace rtuti v oblastech kontaminovaných rtutí.

MŠMT

Anotace projektu:

Projekt využívá multidisciplinárního přístupu pro návrh, vývoj a testování pokročilých nanomateriálů, především na bázi selenu, ale i ostatních kovů, polokovů a biomakromolekulárních materiálů, jako alternativ antibiotik. Vyvíjené nanomateriály budou aplikovány do tří oblastí s cílem akcelerovat jejich využití v zemědělské praxi. Budou testovány tak, aby došlo k validaci jejich aplikačního potenciálu, a to primárně ve veterinární medicíně a rostlinolékařství, kde bakteriální resistence přináší velké socioekonomické problémy. Projekt samotný obsahuje čtyři provázané výzkumné záměry:
• VZ1 Pokročilé nanomateriály a využití proteinových klecí pro jejich cílený transport
• VZ2 Využití pokročilých nanomateriálů v léčbě mastitid u hospodářských zvířat
• VZ3 Využití pokročilých nanomateriálů pro zajištění sterility a antimikrobiality krycích materiálů v zemědělské praxi
• VZ4 Využití pokročilých nanomateriálů k ošetření rostlin vůči bakteriálním kmenům Xanthomonas campestris pv. Campestris
Hlavním výstupem projektu budou na straně jedné publikace ve vysoce impaktovaných ISI indexovaných časopisech, kam budou směřovat veškeré prezentace výzkumné aktivity výzkumného záměru VZ1, a na straně druhé tři mezinárodní patentové přihlášky, které budou výstupem VZ2, VZ3 a VZ4. Konkrétně se bude jednat o výzkum a vývoj intramamární injekce jako ochrany vůči mastitidám (VZ2), sterilního krycího materiálu s antimikrobiálními vlastnostmi (VZ3) a prostředku pro ochranu rostlin (VZ4). Všechny tři výstupy směřují do oblasti zemědělské praxe, a jejich využití bude významným socioekonomickým přínosem v tomto odvětví.

TAČR

Anotace projektu:

Navrhovaný výrobní postup představuje vývoj technologie a návod na výrobu 3D
tisknutých biosensorů pro detekci protitilátek na SARS-COV-2 (COVID-19) virus. Decentralizová
detekce COVID-19 je extrémně důležitá procelosvětovou ekonomiku. 3D tisk umožní
decentralizovanou okamžitou umožňuje přípravu sensorů na místě analýzy. Budou vyvinuty 3D
tiskové kompozitní filamenty z grafenu a polymeru, a bude vyvinuta technologie jejich modifikace s
antigenem proti COVID-19 protilátkám. Tato technologie umožní přípravu sensorů v tisíců kusech za
den na jedno testovací místo.

Anotace projektu:

Cílem je zpracování gastro odpadu do podoby pevného uhlíkatého produktu k materiálovému využití prostřednictvím sušení,
předpřípravy s přidáním aditiv pro proces pyrolýzy. První směr je zaměřený na definování energie v sušeném gastro odpadu, dále pak
v produktech pyrolýzy: biocharu, pyrolýzním oleji plynu (syngas). Druhý směr je zaměřen na využití biocharu v zemědělství. Třetím
směrem je zaměřen na biochar jako filtrační médium pro odstranění vybraných polutantů z odpadních vod. Součástí projektu je návrh,
výroba a odzkoušení funkčního vzorku: sušícího zařízení, pyrolýzy a filtrační jednotky. Projekt určí, který směr bude akceptovatelný z
pohledu legislativy, technického řešení a ekonomiky pro návrh zařízení. Tento cíl bude dosažen na konci tohoto projektu.

IGRÁČEK

Anotace projektu:

Na celém světě se vyprodukuje 350–400 tun plastového odpadu. Toto množství se každoročně zvyšuje – zejména v současné pandemické situace s používáním jednorázových věcí. PET plasty jsou hlavními znečišťujícími látkami ve vodním prostředí. Už dlouho je známo, že mohou tvořit mikročástice a nanočástice, které ovlivňují zdraví životního prostředí a člověka. Zároveň informace o účincích jsou neúplné, proto je nutný další výzkum. Hlavním cílem projektu bude mapovat chování PET nanoplastů ve vodním a suchozemském prostředí.

Anotace projektu:

Oxid zinečnatý (ZnO) a nanočástice oxidu zinečnatého (ZnO NP) se v zemědělství používají jako hnojiva a doplňky stravy. V Evropské unii bude od června 2022 z důvodu znečištění životního prostředí povolen zinek jako doplňková látka pouze v množství, které splňuje denní požadavky zvířat. Dlouhodobé používání zinku podporuje indukci a šíření rezistence vůči antibiotikům a vlastností virulence mezi bakteriemi v zažívacím traktu domácích zvířat a v životním prostředí.

Náš výzkum je zaměřen na biologii Escherichia coli vystavenou subinhibičním koncentracím ZnO / ZnO NP pro 40 subkultivací. U 20 subkultivací bude E. coli ošetřena ZnO / ZnO NP. Od 20. do 40. subkultivace budou bakterie rozděleny na 2 alikvoty: první alikvot zůstane vystaven působení ZnO / ZnO NP a druhý alikvot bude bez ošetření. Vybrané subkultury (0., 5., 10., 20. a 40.) budou vystaveny působení antibiotik: aminoglykosidy, karbapenemy, cefalosporiny, peniciliny, sulfonamidy, fluorochinolony a tetracykliny a bude měřena minimální inhibiční koncentrace (MIC) k určení účinku zinek na rozvoj rezistence na antibiotika. Dále bude studován účinek ošetření zinkem na biologii E. coli po 40 subkultivacích: A) sekvenováním genomu pomocí MiniSeq, Illumina, B) sekvenováním transkriptomu pomocí NextSeq 500 Illumina, C) analýzou proteomu nanoflow reverzní fází kapalinová chromatografie – hmotnostní spektrometrie a D) analýza metabolomu pomocí Agilent Technologies 6460 Triple Quad LC / MS se zaměřením na metabolity v Krebsově cyklu. Vybrány odlišně exprimované geny budou potvrzeny RT-qPCR. Získaná data z více omics budou kombinována a analyzována s cílem pochopit, jak se E. coli přizpůsobuje expozici ZnO / ZnO na genomické, transkriptomické, proteomické a metabolomické úrovni. Studenti PhD se naučí, jak připravovat, zpracovávat a analyzovat vzorky na těchto čtyřech úrovních omics ve spolupráci s různými výzkumnými skupinami se specifickými odbornými znalostmi na Mendelu. Kromě toho se hlavní řešitel zúčastní stáže na univerzitě v Kolíně v Německu, kde se bude učit nové dovednosti v transkriptomice. Výstupem tohoto projektu je také publikování dvou článků v recenzovaných časopisech.