Metabolismus bioaktivních lipidů

Na této straně najdete

O oddělení

Cílem laboratoře je objasnit, jak metabolity ovlivňují funkci orgánů, příjem živin, komunikaci mezi orgány a fyziologii jater a tukové tkáně. Současné projekty se zabývají komplikacemi diabetu 2. typu, metabolismem tukové tkáně, srdečním selháním, různými druhy rakoviny a kachexií a zahrnují oblasti fyziologie, chemie a bioinformatiky. Základní odborné znalosti zahrnují experimenty in vivo na myších (infuze, clampy, dietní experimenty) a experimenty na buněčných kulturách (subcelulární metabolomika, fluxomika). Laboratoř se specializuje na analýzu polárních metabolitů, jednoduchých a komplexních lipidů a lipidových mediátorů, jako jsou FAHFA, pomocí pokročilých metod založených na hmotnostní spektrometrii. Pracovní postupy integrují různé omické techniky, včetně metabolomiky, lipidomiky, transkriptomiky a analýzy metabolických toků, podporované specializovanými bioinformatickými nástroji vyvinutými v laboratoři.

Projekty

V případě zájmu o Bc., Mgr., Ing. nebo Ph.D. práci v oblasti biochemie, analytické chemie, fyziologie nebo příbuzných oborů pošlete, prosím, email ohledně možných témat a jejich vypsání. Témata se dynamicky mění.

GTTAtlas - interaktivní metabolomický a lipidomický atlas myších tkání během orálního glukózového tolerančního testu (OGTT)

MetaboAtlas21 - zevrubný atlas myšího metabolomu a lipidomu.

LORA - a Lipid Over-Representation Analysis tool.

Spal svůj tuk - metabolické procesy hrou!

Představujeme jedinečnou deskovou hru „Spal svůj tuk“, která zábavnou formou přibližuje biochemické procesy metabolismu lipidů a glukózy. Tato strategická hra umožňuje hráčům ponořit se do fascinujícího světa molekul a energetických procesů lidského těla. Hráči ve dvou týmech spolupracují, aby rozložili nahromaděný tuk na vodu a oxid uhličitý, a získali molekuly ATP – klíčového zdroje energie v těle.

Hra je navržena tak, aby i složité biochemické pojmy byly srozumitelné a přístupné. S minimálními náklady na materiál – stačí vytisknout herní plán, vyrobit hrací figurky a žetony na 3D tiskárně a koupit hrací kostky – přináší tato aktivita možnost zapojit studenty středních i vysokých škol a návštěvníky popularizačních vědeckých akcích do metabolických přeměn. Hra pomáhá rozvíjet týmovou spolupráci, laterární myšlení, a zvyšuje povědomí o zdravotních tématech, jako je obezita.

Herní materiály jsou dostupné na internet na adrese: https://github.com/IPHYS-Bioinformatics/Burn_your_fat

Jste připraveni dominovat herní desce? „Spal svůj tuk“ je zábava, učení a zdraví v jednom – ideální pro školy, univerzity i vědecké veletrhy.

PhD Program 2026/2027 – Témata

Výzkum metabolismu lipidů u karcinomů: integrativní přístupy v metabolomice, fluxomice a metabolickém inženýrství.

Tento doktorandský projekt zkoumá přesměrování lipidových metabolických drah u karcinomů pomocí integrativního přístupu kombinujícího metabolomiku, fluxomiku, metabolické inženýrství a in silico modelování. Cílem výzkumu je dekonvoluce komplexních lipidových metabolických drah pomocí analýzy metabolických toků a studií se stabilními izotopovými tracery, podpořených postupy pro zpracování dat založenými na Pythonu a výpočetním modelování.

Studie zahrnuje experimentální práci, včetně modelů nádorových buněčných kultur a myších modelů in vivo, s cílem ověřit predikované dráhy a kvantifikovat metabolické toky za fyziologických a patologických podmínek. Přístupy strojového učení pomohou při objevování biomarkerů a předvídání metabolických zranitelností, což nabídne vhled do mechanismů řídících progresi karcinomů a potenciálních terapeutických cílů.

Tento interdisciplinární projekt propojuje výpočetní biologii, biochemii a experimentální výzkum rakoviny a přispívá k našemu porozumění metabolismu lipidů a vývoji přesných strategií pro metabolické inženýrství a terapii rakoviny.

Práce bude probíhat v FGÚ AV ČR. Práce je finančně zajištěna materiálně i úvazkem.

Profil kandidáta:

Obor: Fyziologie / Bioinformatika

Předpoklady pro úspěch jsou základní znalost programovacích jazyků pro práci s daty (Python), základní znalosti biochemie (metabolity, metabolické dráhy, buněčné kompartmenty) a přehled o omických disciplínách. Výhodou jsou předchozí zkušenosti s buněčnými kulturami a experimenty na myších.

Školitel: Ondrej Kuda (ondrej.kuda@fgu.cas.cz)

References:

Morigny et al. Multi-omics profiling of cachexia-target tissues reveals a spatio-temporal coordinated response to cancer. Nature Metabolism, 2026.
Brejchova et al. Uncovering mechanisms of thiazolidinediones on osteogenesis and adipogenesis using spatial fluxomics. Metabolism. 2025 May:166:156157. doi: 10.1016/j.metabol.2025.156157
Vondrackova et al. LORA, Lipid Over-Representation Analysis Based on Structural Information. Anal Chem. 2023 Aug 29;95(34):12600-12604. doi: 10.1021/acs.analchem.3c02039
https://github.com/IPHYS-Bioinformatics

Biochemická regulace složení mateřského mléka u gestačního diabetu

Tento doktorský projekt se zaměřuje na pochopení toho, jak mateřský metabolismus a gestační diabetes mellitus (GDM) ovlivňují biochemii tvorby lidského mateřského mléka. Student bude studovat fyziologické a metabolické mechanismy, které stojí v pozadí laktace, se zvláštním důrazem na syntézu, transport a sekreci lipidů v mléčné žláze.

Experimentální práce bude zahrnovat komplexní analýzu vzorků mateřského mléka pomocí kapalinové a plynové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií (LC‑MS a GC‑MS) za účelem charakterizace složení lipidů a metabolitů. Metabolické trasování pomocí neradioaktivní deuterované vody (²H₂O) bude využito ke stanovení de novo lipogeneze a k identifikaci tkáňových zdrojů, které přispívají k tvorbě mléčných lipidů. Komparativní analýza slin se zaměří na jejich potenciál jako neinvazivního markeru mateřského metabolického stavu.

Integrací biochemických dat s klinickými a fyziologickými parametry projekt odhalí, jak metabolická regulace během těhotenství formuje složení mateřského mléka a funkci laktace.

Profil kandidáta:
Obor: Biochemie a patobiochemie / Fyziologie
Uchazeč by měl mít zájem o metabolismus, endokrinologii a analytickou biochemii a motivaci k experimentální práci s lidskými vzorky.

Školitel: Ondřej Kuda (ondrej.kuda@fgu.cas.cz)

References:

Brejchova et al. Triacylglycerols containing branched palmitic acid ester of hydroxystearic acid (PAHSA) are present in the breast milk and hydrolyzed by carboxyl ester lipase. Food Chem. 2022 Sep 15;388:132983. doi: 10.1016/j.foodchem.2022.132983.
Brejchova et al. Distinct roles of adipose triglyceride lipase and hormone-sensitive lipase in the catabolism of triacylglycerol estolides. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Jan 12;118(2):e2020999118. doi: 10.1073/pnas.2020999118
Brezinova et al. Levels of palmitic acid ester of hydroxystearic acid (PAHSA) are reduced in the breast milk of obese mothers. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2018 Feb;1863(2):126-131. doi: 10.1016/j.bbalip.2017.11.004

Granty

GA24-10264S Metabolické účinky antidiabetického lipokinu od subcelulární úrovně k interorgánové komunikaci

Uprostřed probíhající epidemie diabetu 2. typu se metabolomika stále častěji využívá ke studiu aktivit metabolických drah. Ke zkoumání a zachycení dynamických aspektů buněčného metabolismu se používají stabilní izotopové tracery. Metabolismus savců je však vícesložkový systém kombinující subcelulární organizaci drah a komunikaci mezi orgány. Plánujeme identifikovat mechanismus působení antidiabetického lipidu, který pravděpodobně mění metabolický osud tříuhlíkových jednotek na různých úrovních. V první části budeme studovat meziorgánovou komunikaci a inzulin-senzitizující účinky lipokinu ze skupiny větvených esterů hydroxymastných kyselin s využitím modelu obézních myší a stabilních izotopových tracerů. Ve druhé části budeme zkoumat vlastní mechanismus pomocí kombinace stabilních izotopových tracerů a nové třídy chemických sond zaměřených na organely, které nám umožní selektivně značit a kvantifikovat subcelulární hladiny metabolitů. Výsledky poskytnou časoprostorový obraz metabolismu od úrovně organel až po úroveň celého těla.

LUAUS24040 Nové metabolické cesty pohybu lipidů

Cílem předkládané grantové aplikace je provést komplexní kvantitativní analýzu intra- a inter-celulárního transportu lipidů, specificky mastných kyselin a FAHFA lipokinů. 1. Transcytóza v rámci transportu lipidů. 2. Cyklické metabolické dráhy neutrálních lipidů. 3. Signalizace skrze lipokiny – Definovat signalizační potenciál FAHFA skrze CD36-dependentní signalosom. – Sledovat osud značených mastných kyselin v extracelulárních vesiklech mezi buněčnými typy.

NW26-01-00334 Vliv gestačního diabetu na lipidom mateřského mléka

Výživa hraje v raných fázích života zásadní roli. Mateřské mléko poskytuje ideální koktejl živin pro kojence v tomto období rychlého vývoje a růstu a kojení má dlouhodobé zdravotní výhody. Změny životního stylu a stárnutí matek vedou ke zvýšenému výskytu gestačního diabetu (GDM). Vliv GDM na lipidom a metabolom mléka však není dostatečně znám. Cílem projektu je provést observační studii na třech skupinách pacientek: matky s GDM s nízkým rizikem léčené pouze dietou; matky s GDM se zvýšeným rizikem s indikovanou farmakoterapií; a matky bez GDM, kde budeme sledovat vliv GDM a metabolické kontroly na složení mléka. Paralelní studie se zaměří na ovlivnění složení mleziva prostřednictvím změn de novo lipogeneze v játrech, tukové tkáni a mléčné žláze. Ke studiu změn v lipidomu mléka a ke sledování zdroje mléčných lipidů použijeme kapalinovou a plynovou chromatografii ve spojení s hmotnostní spektrometrií a metabolické značení de novo syntetizovaných mléčných lipidů pomocí deuterované vody (neradioaktivní ²H₂O). Změny pozorované v mléku srovnáme s metabolomickým profilem slin. Sliny mohou být alternativním neinvazivním zdrojem vzorků, přičemž jejich potenciální využití nebylo doposud prozkoumáno. K integraci omických a klinických dat použijeme veřejně dostupné i vlastní bioinformatické nástroje. Hlavním vědeckým výsledkem projektu EMILL bude jedinečný pohled na lidskou laktogenezi a zdroje mléčných lipidů. Praktickým výsledkem bude vyhodnocení vlivu dvou možností antidiabetické léčby a metabolické kontroly na složení mléka matek s GDM.

Projekty

Metabolomika, lipidomika a fluxomika

Větvené estery mastných kyselin (FAHFA)

Omega-3 polynenasycené mastné kyseliny

Otevřená věda

Bioinformatika

Úspěchy

Ondřej Kuda obdržel Cenu ministra školství, mládeže a tělovýchovy

RNDr. Ondřej Kuda, Ph.D., vedoucí oddělení metabolismu bioaktivních lipidů ve Fyziologickém ústavu AV ČR obdržel 20. listopadu 2023 Cenu ministra školství za mimořádné výsledky výzkumu, experimentálního vývoje a inovací. Cena byla udělena za výsledky výzkumu nových signálních lipidových molekul, které potlačují zánět a zlepšují metabolismus glukózy u pacientů s cukrovkou.

Publikace

Rudl Kulhavá; Lucie - Houdek; Pavel - Nováková; Michaela - Hricko; Jiří - Paučová; Michaela - Kuda; Ondřej - Sládek; Martin - Fiehn; O. - Sumová; Alena - Čajka; Tomáš Circadian ontogenetic metabolomics atlas: an interactive resource with insights from rat plasma; tissues; and feces. Cellular and Molecular Life Sciences. 2025; 82(28 Jun); 264.

IF = 6.2

Hsu; A. T. - Bugajev; Viktor - Gottschalk; T. A. - Demková; Lívia - Potůčková; Lucie - Dráberová; Lubica - Bambousková; Monika - Hagemann; P. - O'Brien; C. A. - Riečan; Martin - Kuda; Ondřej - Tsantikos; E. - Dráber; Petr - Wright; M. D. - van Spriel; A. B. - Hibbs; M. L. - Hálová; Ivana Tetraspanin CD53 Promotes Inflammation but Restrains Mucus Production in a Mouse Model of Allergic Airway Inflammation. Allergy. 2025; 80(4); 1127-1131.

IF = 12.0

Brejchová; Kristýna - Rahm; Michal - Beňová; Andrea - Domanská; Veronika - Reyes Gutierrez; Paul Eduardo - Džubanová; Martina - Trubačová; Radka - Vondráčková; Michaela - Čajka; Tomáš - Tencerová; Michaela - Vrábel; Milan - Kuda; Ondřej Uncovering mechanisms of thiazolidinediones on osteogenesis and adipogenesis using spatial fluxomics. Metabolism-Clinical and Experimental. 2025; 166(May); 156157.

IF = 11.9

Kozlov; O. - Lísa; M. - Riečan; Martin - Kuda; Ondřej Chiral supercritical fluid chromatography-mass spectrometry with liquid chromatography fractionation for the characterization of enantiomeric composition of fatty acid esters of hydroxy fatty acids. Analytica Chimica Acta. 2025; 1345(1 April); 343735.

IF = 6.0

Milonaityté; Dovilé - Kuda; Ondřej Burn your fat – a unique DIY board game about triacylglycerol breakdown. Frontiers in Education. 2024; 9(12 November); 1485234.

IF = 1.9

Riečan; Martin - Domanská; Veronika - Lupu; C. - Patel; M. - Vondráčková; Michaela - Rossmeisl; Martin - Saghatelian; A. - Lupu; F. - Kuda; Ondřej Tissue-specific sex-dependent difference in the metabolism of fatty acid esters of hydroxy fatty acids. Biochimica Et Biophysica Acta-Molecular and Cell Biology of Lipids. 2024; 1869(8); 159543.

IF = 3.3