Grantová agentura ČR

V souladu s ustanovením § 3 odst. 4 zákona č. 130/2002 Sb., o podpoře výzkumu a vývoje z veřejných prostředků, a § 12 nařízení vlády č. 461/2002 Sb., o účelové podpoře výzkumu a vývoje z veřejných prostředků a o veřejné soutěži ve výzkumu a vývoji předává předseda GA ČR každoročně cenu za tři nejlepší projekty, které byly financovány z účelových prostředků GA ČR a jejichž řešení bylo ukončeno v minulém roce. Kromě těchto tří cen může být uděleno některému z dalších projektů čestné uznání.

Návrh na udělení cen podávají oborové komise GA ČR a o jejich udělení rozhoduje předsednictvo GA ČR.

Za rok 2008 cenu získali:

• doc. RNDr. David Vokrouhlický, DrSc. (GA205/05/2737, Jarkovského a YORP jevy v translační a rotační dynamice asteroidů);

• RNDr. Bořivoj Vojtěšek, DrSc., a doc. RNDr. Miroslav Fojta, CSc. (GA301/05/0416, Sensibilizace nádorových buněk k chemoterapeutikům cílenými inaktivacemi p53-kináz a homologů p53 jako možná terapeutická strategie v onkologii);

• RNDr. Petr Baldrian, Ph.D., a RNDr. Martin Pospíšek, Ph.D. (GA526/05/0168 Ekologický význam saprofytických hub, rozkládajících lignocelulózu v lesních půdách).

Zvláštní uznání získal:

• Ing. Václav Dvořák, Ph.D. (GP101/05/P298 Optimalizace a řízení směšovacích procesů).

Předseda Grantové agentury ČR profesor MUDr. Josef Syka, DrSc., předá cenu laureátům na slavnostním shromáždění dne 17. června 2008.

Jarkovského a YORP jevy v translační a rotační dynamice asteroidů

Orbitální i rotační pohyb asteroidů byl dlouho považován za klasickou ukázku dynamiky testovacích částic či těles v gravitačním poli planet. Během posledního desetiletí se však toto paradigma výrazně změnilo, když bylo prokázáno, že i některé jevy negravitační povahy mohou značně ovlivnit vývoj hlavního pásu asteroidů; nejdůležitější z nich jsou Jarkovského a YORP efekty, související s tepelnou emisí absorbovaného slunečního záření. Oba hrají důležitou roli v přesném pochopení struktury rodin asteroidů, transportu asteroidů a meteoroidů z hlavního pásu do oblasti drah křížících dráhy planet, statistického rozdělení rotačních period malých asteroidů, a dokonce i ve výpočtu jejich přesné efemeridy.

Cílené inaktivace p53-kináz

Proces nádorové přeměny buňky je úzce spjat s poruchami řízení proliferace, diferenciace a programované buněčné smrti. Tyto procesy jsou regulovány řadou intracelulárních a extracelulárních kontrolních mechanizmů, které jsou u převážné většiny nádorových buněk narušeny četnými genetickými změnami. V nádorových buňkách nejčastěji nacházíme dva základní typy genetických poruch:

1) dominantní poruchy, při nichž dochází k aktivaci protoonkogenů a

2) recesivní poruchy, které jsou odpovědné za inaktivaci antionkogenů (nebo také nádorových supresorů).

Genetické poruchy postihující protoonkogeny jsou odpovědné za stimulační účinky, zatímco poškození antionkogenů může způsobit ztrátu inhibiční funkce. Oba typy mechanizmů pak mohou vést k nekontrolovanému dělení postižených buněk, a tedy k vzniku nádoru. Nejčastějším cílem inaktivace vnitřními nebo vnějšími činiteli je antionkogen TP53, jeho homology TP63 a TP73 nebo produkty těchto genů, proteiny p53, p63 a p73. Analýza biologických vlastností proteinu p53 a jeho homologů na molekulární úrovni je stále v počátcích a vyžaduje řadu nových studií, které by přinesly další informace, nezbytné pro přesnější pochopení úlohy těchto proteinů v procesech regulace buněčného cyklu a programované buněčné smrti. Porozumět funkci a regulaci antionkogenů a s nimi souvisejících signálních drah v buňce je klíčovým bodem výzkumu biologie nádorů a rovněž dlouhodobým výzkumným zaměřením naší laboratoře.

Poprvé jsem se osobně setkal s nádorovou biologií v roce 1982 (shodou okolností ve Výzkumném ústavu klinické a experimentální onkologie, nynějším Masarykově onkologickém ústavu v Brně) při řešení své diplomové práce. Složitost, komplexnost a rozmanitost onkologických onemocnění byla od počátku hlavní hnací silou mé vědecké práce v molekulární biologii nádorové buňky. Objasnění dílčích mechanizmů v rámci buněčné signalizace řízené antionkogeny umožní totiž získat nové poznatky, které povedou k pochopení procesu nádorové přeměny buňky, a tím nás přiblíží k porozumění tak složitému onemocnění, jakým je rakovina. Každý nový poznatek, byť malý, poskytne podklady pro vývoj účinnějších terapeutických přístupů a kvalitnějších léčiv s minimalizovanými vedlejšími účinky. Mým dalším motivem, proč jsem si tuto tematiku zvolil, je dlouhodobá a kontinuální koncepce výzkumu v Masarykově onkologickém ústavu v Brně, jenž logicky navazuje na klinickou práci ústavu. Tento odborný zájem se dále promítá do spolupráce s dalšími významnými brněnskými ústavy, jako je Biofyzikální ústav AV ČR, v. v. i.

V souladu s nejnovějšími znalostmi o antionkogenu p53 a jeho homolozích jsme v oceněném projektu řešili otázky spojené s úlohou studovaných proteinů v procesu nádorové přeměny buňky s cílem (i) objasnit některé mechanizmy funkce proteinu v regulaci buněčného cyklu a programované buněčné smrti a (ii) využít získané poznatky v predikci odpovědi pacientů na aplikovanou terapii. Výsledky, kterých se nám podařilo dosáhnout s využitím molekulárněbiologických, biofyzikál ních, proteomických a genomických přístupů, přispěly k objasnění úlohy proteinů p53, p73 a p63 v patogenezi nádorových onemocnění a najdou své využití v predikci odpovědi pacienta na aplikovanou terapii, a především při vývoji nových protinádorových léčiv.

Každý úspěšně řešený projekt i každá práce pocházející z našich laboratoří, která byla publikována v odborných domácích i zahraničních časopisech, mě přesvědčuje o tom, že efektivně využívám své vzdělání a získané grantové prostředky pro potřeby naší společnosti. Ocenění práce našich týmů mě rovněž utvrzuje v poznání, že jsem správně zasvětil svoji práci onkologickému výzkumu a výchově mladých vědeckých pracovníků, kteří budou pokračovat v objasňování otázek spojených s nádorovou přeměnou buňky. S podporou Masarykova onkologického ústavu v Brně a Grantové agentury České republiky náš projekt pomohl objasnit řadu otázek spojených s funkcí proteinu p53 a ve spolupráci s několika předními světovými laboratořemi přinesl nové poznatky, které ve svém důsledku pomohou v hledání nových diagnostických a terapeutických přístupů zaměřených na pomoc pacientům s nádorovými onemocněními.

Ekologický význam saprofytických hub, rozkládajících lignocelulózu v lesních půdách

Obrat organického uhlíku je v lesních ekosystémech závislý na přítomnosti a aktivitě saprotrofních mikroorganizmů, schopných rozkládat celulózu, hemicelulózy a lignin a uvolňovat živiny z humusových látek. Zatímco rozklad dřevní hmoty houbami je fenomén popsaný v dnešní době již do nejmenších detailů, informací o tom, jakým způsobem probíhá rozklad organických látek v lesní půdě, není mnoho. Přitom tvorba opadu (listů, jehličí či drobných větévek) je proces, který každoročně obohatí lesní půdu o značné množství organické hmoty – až 3,5 tuny na hektar. Protože chemické složení rostlinné biomasy v opadu je podobné složení dřeva, předpokládali jsme, že saprotrofní houby, příbuzné houbám dřevokazným, budou tou skupinou mikroorganizmů, která je pro rozklad opadu zásadní. Proto jsme zaměřili naši studii na saprotrofní houby rozkládající rostlinný opad. Jako modelový ekosystém jsme vybrali opadavý les s převahou dubu letního (Quercus petraea), který je považován za původní v nižších polohách České republiky.

V rámci projektu byly izolovány houby, které se nejvýraznější měrou podílejí na přeměně opadu v lesní půdě. Izoláty byly identifikovány jako příslušníci oddělení Basidiomycota. Byla prokázána jejich schopnost produkovat extracelulární enzymy, které rozkládají a chemicky modifikují biopolymery obsažené v opadu a potvrdilo se, že způsob rozkladu opadu půdními basidiomycety je podobný rozkladu u druhů žijících na dřevě. Dále bylo zjištěno, že tytéž enzymy, které rozkládají lignin obsažený v opadu – lakáza a Mn-závislá peroxidáza – rovněž katalyzují rozklad humusových látek. Tento proces je významný pro uvolňování živin, například dusíku, do půdního prostředí. Při růstu v přirozeném prostředí je silně potlačena schopnost saprotrofních basidiomycet mineralizovat lignin a humusové látky, a to zřejmě na úkor energie věnované mezidruhovým interakcím s dalšími půdními organizmy. V prostředí kolonizovaném saprotrofními houbami však výrazně vzrůstá aktivita oxidativních a hydrolytických enzymů, podílejících se na rozkladu celulózy, hemicelulóz a ligninu. Přítomnost saprotrofních basidiomycet patří rovněž ke klíčovým faktorům, ovlivňujícím diverzitu i taxonomické složení a společenstva půdních hub a bakterií, a tím následně i jeho funkci při přeměně půdních organických látek.

V projektu se potvrdila naše úvodní hypotéza, že houby, které se podílejí na rozkladu opadu, jsou fyziologicky blízké dřevokazným houbám. Zároveň se ukázalo, že biotické vztahy v půdě jsou vzhledem k diverzitě půdních organizmů podstatně komplexnější než procesy podílející se na rozkladu dřeva. Věříme, že informace získané v projektu povzbudí zájem o ekologii půdních hub. Aktuálním tématem, které řešíme v dalším projektu, je proto role hub v ekosystému horského jehličnatého lesa, a to jak v přirozených podmínkách, tak po odumření stromového patra po napadení kůrovcem. Dalšími otázkami, které ještě čekají na zodpovězení, je například vztah půdních saprotrofních hub a hub mykorhizních, žijících v symbióze s kořeny lesních stromů nebo interakce hub a bakterií v půdním prostředí.

Optimalizace a řízení směšovacích procesů

Problematice směšování proudů v ejektoru a směšovacím procesům se věnuji již několik let. A co je to vlastně ejektor? Je to tryskové čerpadlo nebo kompresor poháněné proudem plynu, páry nebo vody. Používají se v průmyslu jako zdroje podtlaku, k čerpání kapalin z velkých hloubek, k dopravě kyselin v chemickém průmyslu, v textilním průmyslu jako tkací trysky nebo v letectví pro zvýšení tahu motorů. Ejektor je po konstrukční stránce velice jednoduché zařízení, bez pohyblivých částí, levné a provozně spolehlivé. O to složitější jsou ale směšovací procesy, které v něm probíhají. Nedostatečné porozumění principu činnosti a absence uceleného pohledu na celé zařízení pak vedou k nedokonalým konstrukcím s nízkou účinností.

Porozumět více dějům při směšování dvou proudů v ejektoru a díky tomu celé zařízení vylepšit a optimalizovat, to byly cíle projektu. Podařilo se vytvořit metodu pro komplexní optimalizaci všech částí ejektoru a díky tomu je dosaženo téměř ideálního řešení. Získané teoretické výsledky mají bezprostřední aplikační výstup, optimalizované ejektory mají znatelně vyšší účinnost oproti konvenčnímu provedení ejektoru. Každé procento účinnosti navíc otevírá jejich další aplikační možnosti.

Projekt byl příležitostí věnovat se několik let soustavnému výzkumu a budovat experimentální trať pro výzkum směšovacích procesů využitelnou i v budoucnu. Studium proudových procesů v ejektoru je příležitostí sledovat veškeré základní děje, které se v proudící tekutině vyskytují. Pochopit zákonitosti těchto dějů a využít získané znalosti pro vylepšení technického zařízení je pro mě velkou výzvou. A přestože se podařilo dosáhnout značného navýšení účinnosti, získané poznatky o tryskách složitějších tvarů nabízejí další možnosti vylepšení.