ÚSTAV EXPERIMENTÁLNÍ MEDICÍNY AV ČR, v. v. i.

Ústav je uznávaným centrem základního biomedicínského výzkumu. Svědčí o tom status Centra excellence EU – MEDIPRA, účast pracovníků ústavu v projektech 6. a 7. RP EU a rozsáhlá domácí a mezinárodní spolupráce. Pracují zde zahraniční postgraduální studenti financovaní z grantů EU i ze mzdových prostředků ústavu. Ústav podporuje mladé vedoucí skupin a je zařazen do projektu EU ENInet, který sdružuje excelentní evropské ústavy v oblasti neurověd, je sídlem komise biomedicíny pro obhajoby titulu DSc., má procentuálně největší množství doktorandů z ústavů AV ČR. Výsledkem výzkumu ÚEM jsou již aplikovatelné výsledky v oboru ochrany životního prostředí, neurověd, regenerativní medicíny, farmakologie a diagnostických metod.

V současné době má ústav 12 samostatných vědeckých oddělení a laboratoří:

Oddělení neurověd

(prof. MUDr. Eva Syková, DrSc.) se skládá ze dvou jednotek. Laboratoř difuzních studií je světově uznávané pracoviště v oblasti iontověselektivních mikroelektrod a NMR měření, jehož cílem je objasnit iontovou homeostázu CNS a jeho difuzní parametry. Výzkum této problematiky přispěl k pochopení extrasynaptického přenosu v CNS, k interpretaci MRI signálů a změn difuzních parametrů, které vedou k funkčním změnám v řadě patologických stavů. Laboratoř tkáňových kultur a kmenových buněk dosáhla výsledků, jež umožňují značit kmenové buňky superparamagnetickými nanočásticemi oxidu železa pro zobrazování in vivo pomocí MRI. Výzkum je orientován na použití dospělých i embryonálních kmenových buněk v regeneraci poškozeného mozku a míchy. Na základě preklinických experimentů s populacemi buněk z kostní dřeně probíhá v Ústavu neurověd ve FN Motol (společné pracoviště ÚEM) klinická studie „Autologní transplantace buněk kostní dřeně u pacientů s transversální míšní lézí“. Využití kmenových buněk v léčbě míšních a mozkových příhod se také studuje v rámci projektů 6.RP EU RESCUE, STEMS, DIMI a ANGIOTARGETING. Souběžně s výzkumem kmenových buněk probíhá na pracovišti výzkum a testování biomateriálů na bázi makroporézních hydrogelů (spolupráce s ÚMCH AV ČR) a na bázi netkaných nanovláken (Technická Univerzita v Liberci, Elmarco) pro jejich schopnost sloužit při přemostění velkých lézí v CNS, ale i kožních defektů, včetně diabetické nohy (spolupráce s IKEM).

Oddělení buněčné neurofyziologie

(ved. doc. RNDr. A. Chvátal, DrSc.) řeší několik výzkumných úkolů zaměřených na diagnostiku a terapii závažných onemocnění CNS. Studuje elektrofyziologické, morfologické a imunohistochemické vlastnosti gliových buněk během patologických stavů, membránové vlastnosti kmenových buněk CNS během jejich diferenciace in situ a in vivo, úlohu vápníkových iontů během fyziologických a patologických stavů CNS. Mezi významné výsledky patří popis elektrofyziologických, morfologických a imunohistochemických vlastnosti gliových buněk během anoxie a ischemie mozku. Studiem neuroektodermálních kmenových buněk v průběhu jejich diferenciace v nervové tkáni bylo zjištěno, že se tyto buňky vyvíjejí v zralé astrocyty, oligodendrocyty a neurony. Od r. 2007 je tým posílen prof. Alexejem Verkhratským z Manchesteru, který se zabývá výzkumem gliových buněk a úlohou vápníkových iontů v CNS.

Oddělení neurofyziologie sluchu

(ved. prof. MUDr. Josef Syka, DrSc.) se věnuje stárnutí sluchového systému (u potkanů kmene Fischer 344, u myší kmene C57). Na tento výzkum navazuje projekt EU NANOEAR, zabývající se vlivem lokálně podaných nanočástic na funkci vnitřního ucha. Další směr představuje analýza kódování akustických signálů sítěmi neuronů v centrálním sluchovém systému. Prokázali, že sluchová kůra potkana má lateralizovanou funkci, pravá hemisféra se specializuje na změny ve frekvenci zvuku, levá na časové parametry zvukového signálu. Poznatek mění představu o fylogenezi savčího mozku. RNDr. R. Tureček rozvíjí problematiku studia GABA a glycinových receptorů ve sluchové dráze.

Oddělení molekulární embryologie

(ved. doc. MVDr. Aleš Hampl, CSc.) je detašované pracoviště ÚEM v Brně. Zkoumá pluripotentní kmenové buňky, zejména lidské embryonální buňky. V ÚEM se v jako jediné instituci v ČR se podařilo izolovat linie lidských embryonálních kmenových buněk již v roce 2003. Vědečtí pracovníci tohoto oddělení se účastní dvou významných mezinárodních aktivit zaměřených na výzkum embryonálních buněk (ESTOOLS a International Stem Cell Initiative).

Laboratoř tkáňového inženýrství

(ved. doc. RNDr. Evžen Amler, CSc.) byla založena r. 2005. Její hlavní činností je příprava tkáňových náhrad, tvorba buněčných nosičů, především biodegradabilních a na bázi nanovláken, modelování proteinových struktur, ale také vyhledávání možností praktického využití výsledků. Pracoviště vyvíjí technologii uvolňování bioaktivních látek s využitím nanovlákenných nosičů obohacených o lipozomy, což umožňuje řízený přísun živin a léků přímo do místa defektu. Připravují se umělé chrupavčité náhrady pro klinické využití v ortopedii.

Oddělení teratologie

(ved. MUDr. Miroslav Peterka, DrSc.) prokázalo, že po havárii atomové elektrárny v Černobylu se v listopadu 1986 v Čechách narodilo přibližně o 450 chlapců méně. Dále výzkum přinesl nové výsledky o výskytu rudimentárních zubů a zubních primordií u savců. Rudimentární struktury pomáhají nejen pochopit evoluční vývoj savců, ale představují i nástroj pro studium regulačních faktorů řízené zubní regenerace a vývoje živých zubních náhrad.

Oddělení genetické ekotoxikologie

(ved. MUDr. Radim Šrám, DrSc.) se zabývá molekulární epidemiologií a vlivem znečištěného ovzduší na zdravotní stav populace, a to i v rámci EU. Spolupracuje na projektech EU 5. a 6. RP a má vysokou publikační aktivitu (projekty ECNIS, ENVIRISK a INTARESE). Používané metody byly rozšířeny o studium oxidačního poškození, exprese genů a nové metody genotypizace.

Oddělení molekulární biologie nádorů

(ved. MUDr. Pavel Vodička, CSc.) zkoumá molekulární mechanizmy vzniku a rozvoje rakoviny, především tlustého střeva a konečníku. Perspektivní je využití genomiky v predikci účinnosti protinádorové terapie a její individualizaci. Byla identifikována řada genů DNA reparace, inzulinových drah a intra- i extracelulárních transportérů pro hodnocení individuálního rizika zmíněných onemocnění. Popsán byl vztah mezi genotypy a fenotypy DNA reparačních genů. Cenný je příspěvek k identifikaci nových lokusů v chromozomech 10p14 a 8q23.3 v souvislosti s kolorektálním karcinomem.

Laboratoř buněčné biologie a oddělení mikroskopie

(zakladatelé RNDr. Karel Koberna, CSc., a RNDr. Jan Malínský, Ph.D.) existuje od r. 2006. Laboratoř se zabývá strukturou chromatinu, replikací DNA, cílenou expresí a transportem bioaktivních molekul do lidských buněk v rámci programu „Nanotechnologie pro společnost“. Popsala např. roli ATPzávislého chromatinového remodelačního komplexu při regulaci časování replikace ribozomálních genů. Ve spolupráci s MBÚ a s univerzitou v Regensburgu pracovníci oddělení publikovali práci o roli membránového potenciálu při formování plazmatické membrány. Rychlý fluorescenční mikroskop umožňuje dlouhodobé konfokální zobrazování živých buněk.

Oddělení imunofarmakologie

(RNDr. Zdeněk Zídek, DrSc.) vyhodnocuje trendy ve vývoji nových léčiv, zvláště imunofarmak. Perspektivní je výzkum nových látek posilujících přirozené obranné mechanizmy organizmu, což je významné v souvislosti s narůstajícím výskytem rezistence na antibiotika. Pracoviště vyvinulo postupy pro racionální, ekonomicky poměrně nenáročné vyhledávání imunostimulačních vlastností látek syntetického a přírodního původu. Patentovány byly např. objevy imunostimulačních virostatik produkujících chemokiny efektivní proti viru HIV.

Laboratoř histochemie a farmakologie oka

(doc. MUDr. Jitka Čejková, DrSc.) zkoumá příčiny špatně se hojících lézí předního očního segmentu oka při různých očních onemocněních nebo poraněních. Hledá možnosti jejich prevence nebo léčby umožňující pozitivní hojení, připravují se postupy využívající k léčbě vrozených defektů rohovky kmenové buňky.

Pracovníci ústavu, čeští i zahraniční, působí také ve třech výzkumných centrech MŠMT. Jsou to:

Centrum buněčné terapie a tkáňových náhrad

(ved. prof. E. Syková) sdružuje několik pracovišť. Prioritní nálezy má v oblasti transplantace kmenových buněk na modelech patologických stavů CNS, pankreatu, jater a kůže, značení buněk superparamagnetickými nanočásticemi, rozvo je zobrazovacích metod a ve vývoji tkáňových náhrad.

Nová antivirotika a antineoplastika.

Oddělení dr. Z. Zídka se podílí na farmakologickém výzkumu, např. na objevu nových látek s imunomodulační aktivitou, významnou v terapii HIV.

Centrum neurověd

(ved. prof. J. Syka) sdružuje významná pražská výzkumná pracoviště v oboru neurověd a podílí se na výzkumu mechanizmů iontových kanálů, gliových buněk, synaptického a extrasynaptického přenosu, výzkumu centrálních mechanizmů sluchu a bolesti nebo mechanizmů onemocnění mozku a míchy.

Oddělení pro technologický transfer

podporuje spolupráci mezi odděleními ÚEM a podnikatelskou sférou prostřednictvím vzdělávání (projekt JPD3) a výzkumné a vývojové činnosti v Inovačním biomedicínském centru ÚEM (projekt JPD2). ÚEM získal finanční prostředky z Evropského fondu pro regionální rozvoj, Ministerstva pro místní rozvoj ČR a Magistrátu hl. m. Prahy pro řešení projektu IBC v oblasti regenerativní medicíny. Je jediným ústavem AV ČR, jehož výzkum je zaměřen do klinické medicíny s cílem vyvinout léčebné postupy a techniky aplikovatelné v klinické praxi. Na pracovišti ÚEM jsou řešeny tyto projekty s přímým klinickým dopadem:

Náhrada kloubních chrupavek pomocí transplantace pomnožených autologních buněk chrupavky v biomateriálu na bázi biogenních makromolekul.

Využití mezenchymálních kmenových buněk k hojení ran a jejich využití při léčbě míšního poranění a degenerativních onemocněních CNS.

Vývoj imunofarmak s jedinečnou schopností stimulovat produkci interferonu a zvýšit tak obranyschopnost organizmu proti virovým a nádorovým onemocněním.

Optimalizace vlastností biomateriálů na bázi polymerních makroporézních hydrogelů a netkaných nanovlákenných textilií pro použití v medicíně.

Vývoj diagnostických látek na bázi nanočástic oxidu železa, určených k značení a sledování buněk in vivo pomocí magnetické rezonance.

Využití kmenových buněk pro léčbu defektů rohovky, diabetu, jaterního selhání a léčbu ischemické choroby srdeční.

Mají-li být výsledky převedeny do klinické praxe, jsou nezbytné rozsáhlé zkoušky. Ty vyžadují náročné technologické vybavení, navíc musejí být prováděny v GLP a GMP podmínkách a v „čistých prostorech“. ÚEM vypracoval projekt výstavby a provozu takového střediska aplikovaného výzkumu – IBC ÚEM. Smyslem projektu je také navázat na současný světový trend rozvoje biotechnologií, zpřístupnit lékařům a pacientům v ČR moderní metody léčby využívající buněčnou terapii, tkáňové inženýrství, výsledky výzkumu biomateriálů a nanotechnologií. Úlohou IBC ÚEM je přispět k podpoře vznikajících spin-off firem ve spolupráci se soukromými investory. Návazností svých činností bude IBC tvořit malý vědeckotechnologický park s možností dalšího rozšíření.

V nové polyfunkční budově IBC ÚEM bude umístěno:

Středisko pro podporu konkurenceschopnosti v biomedicínských technologiích. Činnost vzdělávací, poradenská, patentová ochrana, vyhledávání investičních partnerů.

Středisko aplikovaného výzkumu biomedicínských technologií. Laboratoře pro aplikovaný vývoj v oboru regenerativní medicíny, buněčné terapie, farmakologie. Příprava klinických studií.

Podnikatelský inkubátor pro začínající spin-off firmy, které budou mít k dispozici veškeré poradenství, výrobní a čisté prostory se statutem GMP. Firmy budou mít možnost rozvinout produkty aplikovaného výzkumu.

Centrum translační biomedicíny Terezín – Litoměřice (CTB-TERLIT)

Ústav připravuje tento projekt z evropských fondů v operačním programu Výzkum a vývoj pro inovace (VaVpI). Translační medicína přenáší výsledky základního lékařského výzkumu do klinického výzkumu a klinické praxe. Chceme vybudovat centrum, které bude ve své části biomedicínské představovat kvalitní základní lékařský výzkum, a zároveň bude mít silnou vazbu na biotechnologickou inovační praxi. Svou náplní by mělo odpovídat projektu EATRIS Evropského strategického fóra pro infrastruktury výzkumu ESFRI.

Centrum by se mělo skládat z

1. Centra regenerativní medicíny,

2. Centra zobrazovacích metod,

3. centra pro cerebrovaskulární onemocnění,

4. Centra pro biomedicínské a biotechnologické inovace a

5. Administrativního a vzdělávacího centra.

Věda byla vždy velkým a krásným dobrodružstvím, tvrdou prací a uměním experimentovat, prací zahrnující všestrannou kreativitu, uměním sdělit své výsledky nejen kolegům v odborných přednáškách, studentům a dalším zájemcům, ale aktivně se podílet i na jejich aplikaci v lékařské praxi. Neustálý tok nových myšlenek, nápadů, pochyb a kritického hodnocení výsledků, je každodenní realitou vědeckého pracovníka. V lékařském výzkumu celou situaci dokresluje naše touha zmenšit utrpení nemocných a zlepšit jejich kvalitu života, ale i nutnost vyrovnat se s etickými otázkami, které náš výzkum provázejí.