50 let špičkového biomedicínského výzkumu v Ústavu experimentální medicíny AV ČR

Ústav experimentální medicíny Akademie věd České republiky (ÚEM AV ČR) slaví padesát let své existence. Tento milník je příležitostí ohlédnout se za historií, významnými úspěchy a přínosem ústavu v oblasti biomedicínského výzkumu, ale také zamyslet se nad výzvami, kterým dnes čelí experimentální medicína v České republice i ve světě.

ÚEM AV ČR byl založen v roce 1975 s cílem propojovat základní a aplikovaný výzkum v biomedicíně. V tehdejším Československu představoval průkopnickou instituci, která do studia lidského zdraví a nemocí přinesla nové metody a technologie. Zpočátku se výzkumné týmy soustředily na oblast neurobiologie, toxikologie a regenerativní medicíny – obory, které zůstávají významnými pilíři činnosti ústavu dodnes.

Od svého založení ústav těží z interdisciplinárního přístupu a mezinárodní spolupráce. Klíčovým faktorem úspěchu je rovněž podpora mladých vědců a aktivní zapojení do vzdělávacích programů, které přitahují studenty nejen z České republiky, ale i ze zahraničí.

V současnosti patří ÚEM AV ČR mezi přední vědecko-výzkumné instituce v České republice zaměřené na základní biomedicínský výzkum. Jeho hlavním cílem je objevování základních principů onemocnění lidského těla na buněčné a molekulární úrovni, což má přímý dopad na vývoj nových diagnostických a terapeutických postupů.

Pohled do historie

ÚEM AV ČR vznikl z rozhodnutí prezídia Československé Akademie věd (ČSAV) 1. ledna 1975 sloučením čtyř samostatných laboratoří ČSAV – Laboratoře plastické chirurgie, Laboratoře fyziologie a patofyziologie zrakového analyzátoru, Otolaryngologické laboratoře a Laboratoře ultrastruktury buněk a tkání. Všechny čtyři laboratoře mají svůj původ v padesátých letech, v období, kdy byla založena převážná většina ústavů Akademie věd. Osobnosti, které stály při zrodu zmíněných pracovišť, patří mezi významné osobnosti české medicíny a výzkumu.

Profesor František Burian je považován za zakladatele české školy plastické chirurgie. V roce 1927 založil v Praze první specializované pracoviště rekonstrukční chirurgie, které bylo vůbec jedním z prvních na světě. V roce 1939 se Československo stalo celosvětově také první zemí, kde byla plastická chirurgie oficiálně uznána jako samostatný medicínský obor. Založil Kliniku plastické chirurgie, v níž dlouhá léta působil jako přednosta a v níž roku 1953 vzniklo první oddělení popálenin v Československu. Kromě vynikající klinické kariéry byl profesor Burian zaujat i vědeckými aspekty problematiky a z jeho podnětů vznikly první studie o transplantační imunitě, genetice a terapii vrozených vad, zvláště pak rozštěpů patra. Právě na základě vědeckých poznatků a zájmů prof. Buriana vznikla při jeho klinice Laboratoř plastické chirurgie.

Profesor Jaromír Kurz byl významný český oftalmolog, který zásadně přispěl k rozvoji očního lékařství v Československu. Působil jako přednosta 2. oční kliniky na tehdejší Fakultě všeobecného lékařství, dnes 1. lékařské fakultě Univerzity Karlovy. Jeho vědecký zájem se soustředil především na oblast neurooftalmologie. Oftalmologická laboratoř pod jeho vedením intenzivně spolupracovala s profesorem Wichterlem na testování kontaktních čoček.

Profesor Antonín Přecechtěl byl klíčovou osobností moderní české otorinolaryngologie a jeho kariéra je nerozlučně spjata s vědeckým pokrokem v této oblasti. Byl znamenitý chirurg a dlouholetý přednosta Ušní, nosní a krční kliniky Fakulty všeobecného lékařství Univerzity Karlovy. Věřil, že lékařská praxe musí být pevně zakotvena ve vědeckém poznání. Založil Otolaryngologickou laboratoř, která se stala centrem výzkumu v oblasti patofyziologie ušních, nosních a krčních chorob. Laboratoř pod jeho vedením prováděla průkopnický výzkum v oblasti akustiky a sluchových poruch. Tyto studie měly přímý dopad na vývoj sluchových pomůcek a na terapii pacientů se ztrátou sluchu.

Jediný z přednostů, který nebyl klinikem, byl profesor Jan Wolf – významný český histolog a zakladatel elektronové mikroskopie v Československu. Zpočátku se věnoval studiu Langerhansových ostrůvků a chrupavky. V roce 1937 vyvinul mikroreliéfní metodu, která umožnila získávat plastické obrazy tkání, čímž položil základy plastické histologie. Po válce získal první elektronový mikroskop a stal se průkopníkem české elektronové mikroskopie.

Jak je vidět, ÚEM AV ČR má za sebou bohatou historii. Jeho počátky jsou spjaty s budovou bývalého Borůvkova sanatoria. Toto známé zdravotnické zařízení, původně sloužící movitější klientele první republiky, se nacházelo v Legerově ulici v Praze. Po druhé světové válce byla budova převedena do rukou státu a přeměněna na Kliniku popálenin, vedenou již zmíněným prof. Burianem. Později budovu získala Akademie věd a zřídila zde společné pracoviště Ústavu experimentální medicíny a Farmakologického ústavu ČSAV, které tyto prostory využívaly k průkopnickému výzkumu v oblasti biomedicíny. Kromě toho zde sídlilo také vydavatelství Academia. V roce 1993 se ústav přestěhoval do nové budovy v areálu biomedicínských ústavů AV ČR na Vídeňské ulici v Praze-Krči, kde sídlí dodnes. Budova bývalého Borůvkova sanatoria byla mezitím několikrát přestavěna, od roku 2023 prochází rekonstrukcí a bude opět sloužit novým účelům. Dědictví těchto prostor však zůstává navždy spojeno nejen s tragickými událostmi úmrtí Josefa Toufara a Jana Palacha, ale také s významnými kapitolami české vědy a medicíny.

Současnost

ÚEM AV ČR se během své padesátileté existence zařadil mezi přední vědecké instituce nejen v České republice, ale i na mezinárodní úrovni. Důkazem je rozsáhlá spolupráce s prestižními zahraničními univerzitami, nemocnicemi a dalšími výzkumnými centry, například s Univerzitou v Cambridge nebo s King’s College London. Publikace vědců ÚEM AV ČR jsou pravidelně citovány v renomovaných odborných časopisech, což svědčí o kvalitě a relevanci jejich práce. Ústav je součástí řady významných výzkumných infrastruktur – EATRIS, CzechBioimaging, Euro-Bioimaging a NanoEnviCz. Od roku 2021 je rovněž držitelem prestižního ocenění HR Award, jež uděluje Evropská komise jako známku kvality v oblasti péče o zaměstnance.

V laboratořích ÚEM AV ČR vznikají poznatky, které mají potenciál ovlivnit životy milionů lidí. Špičkové technologie, mezinárodní týmy vědců a inspirativní pracovní prostředí jsou základem inovací, jež přispívají k pokrokům medicíny.

Výzkum ÚEM AV ČR se zaměřuje na širokou škálu biomedicínských témat. Mezi klíčové oblasti patří:

Neurovědy: Pracovníci ústavu používají experimentální modely, které pomáhají lépe pochopit mechanismy patologií centrálního nervového systému, především neurodegenerativních onemocnění, poruch sluchu a ischemického a traumatického poškození mozku nebo míchy. Tato práce umožnuje identifikovat potenciální cíle pro nové terapeutické přístupy. Mezi klíčové oblasti neurovědního výzkumu na ÚEM AV ČR patří také studium neuronů a gliových buněk a jejich nezastupitelné úlohy například při hojení míšních poranění. Vědci z ÚEM AV ČR se též intenzivně věnují zkoumání interakcí mezi gliovými buňkami a neurony během ischemického poškození mozku, jejichž pochopení má zásadní význam například při studiu patologických procesů spojených s cévní mozkovou příhodou.

Nádorová onemocnění: Zcela klíčovou oblastí je snaha o porozumění onkologickým onemocněním na molekulární úrovni a studium možností přizpůsobení jejich léčby individuálním potřebám pacientů. Díky genetickému profilování je dnes možné vyvinout cílené terapie, které minimalizují vedlejší účinky a maximalizují účinnost léčby. Vědci z ÚEM AV ČR studují genetické a epigenetické změny, které vedou k transformaci normálních buněk na nádorové. Zvláštní pozornost je věnována mechanismům mutací, které ovlivňují buněčné cykly, apoptózu (programovanou buněčnou smrt) a imunitní odpověď organismu.

Regenerativní medicína: Výzkum kmenových buněk a genové terapie otevírá možnosti regenerace poškozených orgánů a tkání. Ústav například testuje metody, jak obnovit nervová vlákna u pacientů s poraněním míchy.

Toxikologie a ochrana životního prostředí: ÚEM AV ČR dlouhodobě studuje vliv toxických látek na lidské zdraví a životní prostředí. Vědci se zaměřují na účinky nanomateriálů, znečišťujících látek a chemikálií, přičemž jejich práce přispívá k tvorbě bezpečnostních standardů a legislativy v této oblasti.

Biomateriály a tkáňové inženýrství: Další revoluční oblastí výzkumu je vývoj biomateriálů, které mohou nahradit poškozené části těla, například kosti nebo chrupavky. Tyto materiály jsou navrhovány tak, aby byly biokompatibilní a podporovaly regeneraci vlastních tkání.

Vývojová biologie: Cílem výzkumu je porozumět genetickým a buněčným mechanismům, které řídí vývoj organismu. Vědci k tomu využívají pokročilé modely, jako jsou geneticky upravené myši a embrya ryb Danio rerio, aby lépe porozuměli příčinám neplodnosti nebo vrozených vad u lidí.

Servisní skupina mikroskopie

Špičkový výzkum se neobejde bez moderních technologií a odborného zázemí. Servisní skupina mikroskopie v ÚEM AV ČR zajišťuje vědcům přístup k nejmodernějším zobrazovacím technologiím. Díky širokému spektru mikroskopických metod umožňuje detailní pohled do struktur živých organismů, a to včetně těch nejjemnějších biologických procesů.

Každé měření biologického vzorku má do určité míry invazivní charakter. V mikroskopii je mírou invazivity především množství světla, kterému vzorek vystavíme. Díky technologickému pokroku lze nyní vzorky vystavit jen minimálním dávkám světla, což umožňuje sledování buněčných procesů bez jejich narušení. Přesto je většina mikroskopických analýz stále prováděna in vitro, tedy „v misce“, a často na fixovaných (umrtvených) preparátech. Unikátní metodou je tzv. intravitální mikroskopie, která umožňuje pozorovat buňky v jejich přirozeném prostředí (in vivo), tzn. přímo v organismu. Nejmodernější systémy v ÚEM AV ČR dokážou současně sledovat aktivitu až tisíce neuronů v mozku myši, aniž by ovlivnily jeho funkčnost nebo strukturu. Tento přístup, nazývaný vícefotonová fluorescenční mikroskopie, otevírá nové možnosti pro biologický a neurovědní výzkum. Díky zapojení do národní infrastruktury Czech-Bioimaging a evropské sítě Euro-Bioimaging má Servisní skupina mikroskopie na ÚEM AV ČR přístup k nejvyspělejším technologiím v biologickém a medicínském zobrazování.

Výuka

ÚEM AV ČR se významně podílí na pregraduální a postgraduální výuce studentů prostřednictvím úzké spolupráce s předními univerzitami, jako je Univerzita Karlova, Vysoká škola chemickotechnologická v Praze nebo České vysoké učení technické v Praze. Vědci z ústavu se zapojují do výuky formou přednášek, seminářů a praktických laboratorních kurzů, kde studentům zprostředkovávají nejnovější poznatky z biomedicíny a moderních vědeckých metod.

Popularizace vědy

Kromě vlastního biomedicínského výzkumu je jednou z priorit ÚEM AV ČR i aktivní přístup k popularizaci a komunikaci vědy pro širokou veřejnost. Tyto aktivity podporují dialog mezi vědci a společností, inspirují mladé lidi ke studiu přírodovědných a technických oborů a posilují zájem veřejnosti o aktuální vědecká témata. Ústav pravidelně pořádá veřejné přednášky, exkurze, odborné stáže a účastní se nejvýznamnějších popularizačních akcí, jako je Noc vědců, Týden mozku, Veletrh vědy, Festival vědy nebo Týden Akademie věd ČR. V rámci těchto akcí se vědci z ÚEM AV ČR snaží jednoduchou a srozumitelnou formou přiblížit veřejnosti tajuplný svět vědy.

Expozice ÚEM AV ČR na Veletrhu vědy

Na následujících stránkách vás čekají inspirativní popularizační články, které vás provedou jednotlivými odděleními ÚEM AV ČR a přiblíží vám jejich průlomové objevy a výzkumné aktivity.