Master’s and Bachelor’s Studies

Školitel: MUDr. Mgr. Helena Janíčková, Ph,D. (helena.janickova@fgu.cas.cz), Oddělení Neurochemie

Nikotinové receptory pro acetylcholin exprimované různými typy GABAergních interneuronů představují zajímavé a stále relativně málo prozkoumané téma. Jejich studium ztěžuje a zároveň činí zajímavým skutečnost, že tyto receptory jsou značně variabilní z hlediska svého podjednotkového složení a zároveň se jejich funkce odvíjí od konkrétního typu GABAergních interneuronů, ve kterém jsou aktuálně exprimovány. I přes tyto obtíže se dosud podařilo odhalit roli těchto receptorů v patofyziologii vážných psychiatrických onemocnění, například schizofrenie nebo deprese. Ve srovnání s ostatními částmi mozku jsou nikotinové receptory exprimované striatálními GABAergními interneurony velmi málo prozkoumané a jejich přesná lokalizace nebo funkce není známa. Diplomová práce vycházející z tohoto tématu se tak může dle preferencí studenta zaměřit na subcelulární lokalizaci receptoru studovanou pomocí fluorescenčního tagu, na expresi nikotinových podjednotek v jednotlivých typech interneuronů studovanou pomocí FISH nebo na funkční význam těchto receptorů u myší, což může obnášet stereotaktické operace virového vektoru a behaviorální testování myšího modelu. Vítáni jsou i zájemci o bakalářskou práci, která se zaměří na přehled relevantní literatury, například expresi a funkci nikotinových receptorů exprimovaných inhibičními interneurony v různých částech mozku, na jejich význam v patofyziologii některých onemocnění nebo jejich roli v řízení synaptické plasticity.

Školitel: Mgr. Diana Špicarová, Ph.D. (diana.spicarova@fgu.cas.cz), Oddělení Výzkum bolesti

Bakalářská práce bude uvedena základními poznatky o bolesti, anatomicko-fyziologickými parametry nocicepce s důrazem na klíčové mechanismy nociceptivní signalizace na míšní úrovni. Všeobecná část bude rozšířena o detailnější pojednání o úloze kanabinoidních receptorů v modulaci nociceptivní signalizace. V popředí zájmu budou kanabinoidní receptory 1 exprimované v míše, a to především jejich význam a změny v různých patologických podmínkách, jako je neurogenní zánět nebo neuropatie.

Školitel: Mgr. Diana Špicarová, Ph.D. (diana.spicarova@fgu.cas.cz), Oddělení Výzkum bolesti

Diplomová práce bude zaměřena na nociceptivní mechanizmy vzniku bolesti a jejich modulaci na míšní úrovni. Vlastní experimentální práce se bude soustředit na studium modulace nociceptivního synaptického přenosu prostřednictvím regulace míšních kanabinoidních receptorů. Jako hlavní metodologický přístup bude využito elektrofyziologické snímání postsynaptických proudů z neuronů v zadním rohu míšním in vitro. Středem zájmu budou změny nociceptivní signalizace navozené regulací kanabinoidního receptoru 1, a to za normálních a patologických podmínek, jako je neurogenní zánět nebo periferní neuropatie.

Školitel: Ing. Olga Zimmermannová, Ph.D. (olga.zimmermannova@fgu.cas.cz), Oddělení Membránový transport

Pro všechny živé buňky je velmi důležité regulovat vnitrobuněčné koncentrace všech iontů, zejména pak sodíku, draslíku a protonů. Optimální vnitrobuněčné koncentrace kationtů jsou zajišťovány koordinovanou činností různých transportérů, a pokud je jejich činnost a tím i homeostáze kationtů narušena, projeví se to v celé řadě patologických stavů. Mezi významné regulátory homeostáze Na+, K+ a H+ patří v eukaryotních buňkách antiportery Na+/H+. Bakalářská práce (a případně následná magisterská práce) se bude týkat studia nových strukturních a funkčních elementů v Na+/H+ – antiportních systémech NHA vyskytujících se v eukaryotních buňkách kvasinek a v lidských buňkách.

Literární rešerše (bakalářská práce) by měla obsahovat souhrn všech dosavadních poznatků týkajících se výskytu antiporterů Na+/H+ v nižších eukaryotech a v lidských buňkách, jejich fyziologické úlohy v regulaci vnitrobuněčné homeostáze kationtů a také jejich významu při vzniku různých onemocnění.

Experimentální část (magisterská práce) by zahrnovala vytipování (na základě bioinformatické analýzy rodiny antiporterů Na+/H+) důležitých konzervovaných a fosforylačních míst v antiporteru Nha1 v kvasince Saccharomyces cerevisiae, přípravu mutantních verzí a jejich charakterizaci. Student si osvojí metody molekulární biologie a celou řadu mikrobiologických a biochemických metod. Získané poznatky významně přispějí k charakterizaci fyziologického významu transportérů Na+/H+ z eukaryotních organismů.

Školitel: RNDr. Ondřej Kuda, Ph.D. (ondrej.kuda@fgu.cas.cz), Oddělení Metabolismus bioaktivních lipidů

Anotace (max. 200 slov): Ketogeneze je biochemický proces, při kterém organismy produkují ketolátky (acetacetát, beta-hydroxybutyrát a aceton) z mastných kyselin a ketogenních aminokyselin. Ketolátky jsou zdrojem energie za podmínek, jako je hladovění a nebo kalorická restrikce. Cílem práce je použít metabolické mapování (stabilní isotopy uhlíku) ke sledování vzniku ketolátek a jejich distribuci v modelovém organismu myši s pomocí LC-MS. Součástí projektu je práce se zvířaty, práce v biochemické laboratoři a použití omics technik. Projekt je vhodný pro studenty biologie nebo chemie. Práce bude realizována na FGÚ AV ČR s možností studentského úvazku.

Školitel: RNDr. Ondřej Kuda, Ph.D. (ondrej.kuda@fgu.cas.cz), Oddělení Metabolismus bioaktivních lipidů

Anotace (max. 200 slov): Metabolomika poskytuje informace o koncentracích metabolitů a je funkčně nejblíže biologickým projevům genomu a proteomu. Ač na sebe jednotlivé omiky logicky navazují, z pohledu integrace dat je každá tato vědní oblast na jiné úrovni poznání.  Cílem práce je vyvinout specifický přístup, kterým budou zpracovávána metabolomická data (koncentrace metabolitů) do formátu metabolických drah (Wikipathways, SMPDB, atd.).  Součástí práce je pochopení konceptu LC-MS metabolomiky, anotování metabolitů dle databází, práce s identifikátory metabolitů na různých úrovních identifikace (sumární vzorec, přesná struktura,…), programování skriptů v Pythonu a R, a vizualizace metabolických drah z databází i dle vlastních návrhů. Předpokladem úspěchu je znalost programovacích jazyků pro práci s daty (Python nebo R) a základy biochemie. Projekt je vhodný pro technicky orientované studenty chemie či biologie. Práce bude realizována na FGÚ AV ČR s možností studentského úvazku

Školitel: Doc. PharmDr. Alena Sumová, DSc. (alena.sumova@fgu.cas.cz), Oddělení Biologické rytmy

Buněčné cirkadiánní hodiny generují rytmický signál s periodou přibližně 24 h. K solárnímu dni jsou seřizovány různými rytmickými signály, včetně teplotního cyklu. Na in vitro modelech různých buněčných linií a organotypických tkáňových explantátů z transgenních myší bude testována schopnost synchronizace molekulárních cirkadiánních hodin různými mechanismy, včetně teplotními cykly o různých parametrech za účelem zjištění rozsahu této synchronizace. Výsledky pomohou odhalit mechanismy, jakými jsou hodiny seřizovány pomocí pravidelných změn ve vnějším prostředí.

Školitel: Doc. PharmDr. Alena Sumová, DSc. (alena.sumova@fgu.cas.cz), Oddělení Biologické rytmy

Cirkadiánní hodiny v mozku řídí řadu procesů tak, aby probíhaly optimálně vzhledem k denní době. Pro správně seřízení potřebují informace o světelných podmínkách ve vnějším prostředí, zprostředkované pomocí centrálních hodin, a informace o aktuálním stavu bdělosti či spánku. Moderní životní styl narušuje soulad mezi naší aktivní a světlou částí dne. Dopad takových podmínek na hodiny v různých částech mozku není dosud prozkoumán. Práce bude prováděna s využitím animálních modelů, s využitím jak behaviorálních testů, tak molekulárně biologických metod pro sledování genová exprese v organotypických explantech mozkových struktur v reálném čase in vitro.

Školitel: Mgr. Martin Sládek, Ph.D. (martin.sladek@fgu.cas.cz), Oddělení Biologické rytmy

Fytohormony cytokininy (CK) mají široké spektrum farmakologických aktivit zahrnujících protizánětlivé, neuroprotektivní a stárnutí zpomalující účinky. Zjistili jsme, že také modulují cirkadiánní rytmy (CR) v savčích buňkách. Navrhujeme jejich nové využití jako chronoterapeutik využitelných pro léčbu poruch CR způsobených genetickými (dědičné poruchy spánkové fáze, např. FASPS) nebo vnějšími (pásmová nemoc, sociální jet lag, práce na směny) faktory. Projekt zahrnuje identifikaci kandidátních látek skrínováním knihovny CK na reportérových buněčných liniích modelujících jak přirozený cirkadiánní systém, tak FASPS mutaci. Dále se soustředí na zkoumání účinků vybraných CK na cirkadiánní systém pomocí rozmanitých metod in vitro a in vivo, které zahrnují hypotalamické explantáty z mPer2Luc myší, analýzu pohybové aktivity (vnitřní perioda, jet lag model) a RT qPCR.

Školitel: Doc. PharmDr. Alena Sumová, DSc. (alena.sumova@fgu.cas.cz), Oddělení Biologické rytmy

Školitel: Doc. PharmDr. Alena Sumová, DSc. (alena.sumova@fgu.cas.cz), Oddělení Biologické rytmy

Školitel: Doc. PharmDr. Alena Sumová, DSc. (alena.sumova@fgu.cas.cz), Oddělení Biologické rytmy

Školitel: Doc. PharmDr. Alena Sumová, DSc. (alena.sumova@fgu.cas.cz), Oddělení Biologické rytmy

Školitel: Doc. PharmDr. Alena Sumová, DSc. (alena.sumova@fgu.cas.cz), Oddělení Biologické rytmy

Školitel: RNDr. Vojtěch Vyklický, Ph.D.(vojtech.vyklicky@fgu.cas.cz), Oddělení Buněčná neurofyziologie

NMDA receptory patří do skupiny ionotropních glutamátových receptorů, které zprostředkovávají rychlý excitační přenos v centrální nervové soustavě a hrají klíčovou roli v učení a paměti. Jejich narušená funkce je spojována s řadou závažných neurologických a psychiatrických onemocnění jako např. schizofrenie, epilepsie, autismus nebo Alzheimerova choroba. Cílem projektu je za využití nejnovějších technologií (single-molecule FRET a Genetic code expansion technology) pochopit vliv de novo missense mutací na funkci NMDA receptorů a pokusit se navrátit jejich narušenou funkci pomocí nově navržených ligandů (ve spolupráci s Ústavem organické chemie a biochemie).   

Školitel: RNDr. David Levčík, Ph.D. (david.levcik@fgu.cas.cz), Oddělení Neurofyziologie paměti

Sociální rozeznávání, schopnost identifikovat známého příslušníka stejného druhu, je nezbytným životním aspektem. I přes enormní důležitost sociální paměti stále není zřejmé, jak neuronální okruhy kódují tuto funkci. Klíčová role hipokampální oblasti CA2 byla prokázána velmi recentně. Je zejména nejasné, zda a jak PV+ interneurony v této oblasti přispívají k sociální paměti. Zkombinovali jsme chemogenetické manipulace s 3D trackováním potkanů, což nám umožňuje detalní zkoumání sociálních interakcí potkanů po ovlivnění excitability specifické populace buněk. Projekt zahrnuje: Práci s potkany, stereotaxické operace, implementaci 3D trackovacího systému.

Požadavky: Schopnost pracovat samostatně a řešit technické problémy, základní zkušenosti s počítačovým programováním (např. Matlab, Python).

Supervisor: RNDr. Jan Svoboda, Ph.D. (jan.svoboda@fgu.cas.cz), Laboratory of Neurophysiology of Memory

The ability to orient and navigate in an environment inhabited by moving objects (conspecifics, potential predators, prey) is crucial for survival in many animal species. The main goal of our project is to investigate in laboratory rat neural circuitry involved in controlling interaction with moving objects (a mobile robot) in an environment. We are currently using immediate early gene imaging (cFos, Arc) to identify which brain regions reflect active avoidance of a moving robot. We are seeking a motivated student for an electrophysiology part of the project: he/she will use the single-cell recording to characterize spiking action potential activity in the hippocampal/cortical areas during the interaction between a rat and the moving robot. He/she will also learn an optogenetic or chemogenetic approach that will allow us to manipulate individual components of the identified circuitry to disentangle their mutual functional relationship.

The project is supported by INTER-ACTION grant, in cooperation with Dr. Eduard Kelemen (Národní ústav duševního zdraví), Jean-Marc Fellous (University of Arizona), and André Fenton (State University of New York). We prefer an undergraduate student (biology, biomedical engineering) wishing to continue as a Ph.D., familiar with MATLAB, and ready to perform stereotaxic surgeries and fine microdrive manufacturing.