Vědci z Fyziologického ústavu AV ČR s podporou projektu CarDia představili převratný nástroj pro výzkum biologických rytmů: Circadian Ontogenetic Metabolomics Atlas (COMA) – interaktivní, otevřenou databázi, která detailně mapuje cirkadiánní (denní) metabolické rytmy v 16 anatomických strukturách potkana v různých vývojových fázích.
COMA je výsledkem několikaletého výzkumu, který využil špičkové metody hmotnostní spektrometrie a rozsáhlé bioinformatické analýzy. Výzkumné týmy Tomáše Čajky a Aleny Sumové analyzovaly více než 1600 biologických vzorků laboratorních potkanů z mozku (suprachiasmatická jádra, prefrontální kortex), jater, plazmy, stolice i dalších periferních tkání napříč klíčovými vývojovými obdobími – od embryonálního dne E19 přes postnatální dny P2, P10, P20 až po P28. Databáze je volně přístupná prostřednictvím intuitivního webového rozhraní na adrese coma.metabolomics.fgu.cas.cz.
Tato unikátní aplikace přináší detailní přehled o vývoji denních rytmů metabolismu savců. Data ukazují, jak se cirkadiánní oscilace vyvíjejí od embrya až po dospělost a jak změny ve stravě, zejména přechod z mateřského mléka na pevnou stravu, zásadně ovlivňují metabolické rytmy jednotlivých tkání. Všechny zpracované výsledky včetně surových dat a anotovaných metabolitů jsou volně ke stažení pro další bioinformatické využití.
Aplikace umožňuje prohlížet a porovnávat časové profily stovek metabolitů, sledovat vývoj genů biologických hodin nebo analyzovat rozdíly v různých tkáních a obdobích.
Potkan byl zvolen jako modelový organismus kvůli jeho značné biologické podobnosti s člověkem – základní principy fungování orgánů, hormonální regulace i vnitřní biologické hodiny jsou velmi blízké lidskému systému. Proto data uvedená v aplikaci mohou významně přispět k porozumění fyziologických procesů v lidském těle a vývoje řady závažných onemocnění člověka.
Průměrně 24% měřených metabolitů vykazuje významné cirkadiánní oscilace, přičemž jejich dynamika se během vývoje dramaticky mění. Nejvíce metabolitů s denními rytmy bylo detekováno v játrech, plazmě a tukových tkáních, nejméně ve strukturách mozku. Přechod z období od kojení (P10) k pevné stravě a nezávislému příjmu potravy (P20–P28) je pro nastavení nových rytmů klíčové. Aplikace umožňuje prohlížet, jak se profil jednotlivých metabolitů (např. žlučových kyselin v játrech, purinů v plazmě nebo riboflavinu ve stolici) mění nejen s denní dobou, ale i s věkem.
Aplikace COMA spojuje rozsáhlá data, otevřený přístup a srozumitelné vizualizace v souladu se zásadami FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable). Je určena nejen odborníkům v oblasti biomedicíny, ale také studentům a široké veřejnosti, která má zájem o problematiku biologických rytmů a vývoje metabolismu.
Vstup do aplikace: coma.metabolomics.fgu.cas.cz.
Odkaz na publikaci: DOI:10.1007/s00018-025-05783-w
Více informací: doc. Ing. Tomáš Čajka, Ph.D., tomas.cajka@fgu.cas.cz
