V úterý 27. června předsedkyně Akademie věd ČR, profesorka Eva Zažímalová, spolu s místopředsedou Akademie pro oblast věd o živé přírodě a chemických věd, doktorem Zdeňkem Havlasem, navštívili Fyziologický ústav v Praze 4, Krči. Tento ústav Akademie se svými téměř 400 zaměstnanci řadí mezi nejvýznamnější pracoviště v biologických vědách a biomedicíně v České republice. Jeho hlavním zaměřením je zejména charakterizace příčin vzniku onemocnění nervového a kardiovaskulárního systému a vybraných metabolických chorob. Výzkum v těchto oblastech je nezbytný pro lepší prevenci, diagnostiku a léčbu těchto závažných onemocnění.

Během neformálního jednání ředitel ústavu, doktor Jan Kopecký, zdůraznil, že velká většina závažných onemocnění v rozvinutých zemích, mezi které se řadí také Česká republika, souvisí s nezdravým životním stylem a stárnutím populace. Při vzniku těchto chorob – od neurodegenerativních onemocnění až po ischemickou chorobu srdce nebo cukrovku - se uplatňuje souhra podobných patologických mechanismů. Díky širokému záběru při výzkumu podkladů uvedených chorob má Fyziologický ústav na tomto poli unikátní a silné postavení. Poznání v řadě směrů pokročilo do té míry, že bylo možné přistoupit k praktickým – lékařským - aplikacím. Dr. Kopecký na několika příkladech ukázal, jakým způsobem vědci ve Fyziologickém ústavu k řešení těchto otázek přistupují, včetně nových metodických postupů a spolupráce s dalšími akademickými a mimoakademickými institucemi. Oba hosté se zajímali i o historii ústavu, a zejména o jeho další rozvoj. Dr. Kopecký uvedl, že, „kvalita našeho výzkumu do značné míry závisí na kvalitě experimentálních zvířecích modelů onemocnění, bio-modelů, které používáme. Náš ústav byl průkopníkem v zavádění řady z nich, a tyto bio-modely jsou teď využívány v široké mezinárodní spolupráci.  Chceme-li ale dělat výzkum na světové úrovni, musíme modernizovat infrastrukturu, zejména rekonstruovat prostory a vybavení pro chov a ustájení experimentálních zvířat“.  Dále uvedl, že „v posledních dvou letech se podařilo ve spolupráci s ostatními biologicky zaměřenými ústavy krčského areálu definovat společnou koncepci a plán postupné rekonstrukce infrastruktur nezbytných pro využívání bio-modelů. Teď je nezbytné prostředky pro tuto rekonstrukci získat“.

Fyziologický ústav spolu s některými dalšími ústavy AV ČR se nachází v krčském areálu, který byl postaven v šedesátých letech minulého století.

 

Oba hosté pak navštívili několik oddělení ústavu:

Oddělení Chovu a zoohygieny laboratorních zvířat v budově hlavního zvěřince, pod vedením jeho nové vedoucí, doktorky Kristýny Bílkové. Ředitel znovu zdůraznil nezbytnost tohoto zařízení pro řešení výzkumných úkolů Fyziologického ústavu a celého areálu, i nutnost postupné rekonstrukce jeho hlavních technologických částí. Informoval také o představě a možnostech rozvoje experimentálních bio-modelů pro potřeby ostatních ústavů v Krčském areálu.  V budově zvěřince sídlí i oddělení Genetiky modelových onemocnění, pod vedením doktora Michala Pravence. Oddělení je zaměřeno na výzkum genetického podkladu tzv. „metabolického syndromu“, který souvisí s obezitou a vede k rozvoji diabetu 2. typu, kardiovaskulárních chorob a dalších onemocnění. Rizikové faktory pro rozvoj metabolického syndromu a k němu vázaných onemocnění jsou podmíněny mnoha geny s malými účinky a jejich interakcemi s faktory prostředí. Oddělení doktora Pravence získalo celosvětové uznání a udržuje významné mezinárodní spolupráce zejména díky využívání unikátního bio-modelu rekombinantně imbredních potkanů, který umožňuje charakterizovat vliv jednotlivých genů na rozvoj výše uvedených onemocnění.

 

Nová metoda pro vývoj transgenních potkanů.

 

V oddělení Biologie tukové tkáně, nově pod vedením, doktora Martina Rossmeisla, se hosté seznámili s dalšími komplexními přístupy používanými ve Fyziologickém ústavu pro výzkumem fyziologické regulace metabolismu a jejího narušení při obezitě a doprovodných onemocněních. Výzkumní pracovníci ukázali, jak jsou poruchy studovány, včetně použití moderní techniky µCT/PET pro analýzu jednotlivých orgánů a tkání v celém zvířeti nebo s vyžitím systému pro analýzu metabolismu celého zvířete na podkladě nepřímé kalorimetrie. Ředitel při té příležitosti zdůraznil, že „během posledních let se ve Fyziologickém ústavu podařilo zavést mnoho jedinečných technik a získat potřebné přístrojové vybavení, která umožňují komplexní charakterizaci bio-modelů, zejména laboratorních myší a potkanů, od celotělové úrovně – např. chování a metabolismu - přes funkci jednotlivých orgánů, až po nejmodernější přístupy na mikroskopické a ultrastrukturální úrovni“.

 

Technologie µCT/PET umožňuje zobrazit hnědou tukovou tkáň v živé myši.

Dokladem skvělého přístrojového vybavení byla též demonstrace systému CellVizio, který s využitím konfokální mikroskopie a světlovodných vláken zobrazuje funkční stavy vybraných tkání v celém zvířeti (demonstroval docent Jakub Otáhal v oddělení Vývojové epileptologie), nebo představení nejmodernějšího konfokálního mikroskopu doktorkou Lucií Kubínovou během krátkého zastavení v oddělení Biomatematiky. Jak uvedla doktorka Kubínová, „další perspektivu v rozvoji zobrazovacích metod zaručuje zapojení Fyziologického ústavu do projektu  Czech-BioImaging, národní infrastruktury ve spolupráci mnoha akademických a univerzitních pracovišť“.

3D zobrazení kapilár v lidské placentě.

 

Návštěva oddělení Bioenergetiky, nově pod vedením doktora Tomáše Mráčka, ukázala, jak je rozvíjen výzkum chorob zapříčiněných poruchou metabolismu mitochondrií. Tato velmi těžká, a většinou fatální onemocnění, se začínají projevovat již v dětském věku. Jejich diagnostika a poznání jejich podstaty významně pokročily také díky výzkumům prováděným ve spolupráci mezi Fyziologickým ústavem a 1. lékařskou fakultou UK, v rámci Centra mitochondriální biologie a patologie, centra excelence (2014-2018), které koordinuje doktor Josef Houštěk, bývalý vedoucí oddělení Bioenergetiky.

Prof. František Kolář, vedoucí oddělení Vývojové kardiologie, ukázal, jakým způsobem studují odolnost srdečního svalu vůči poškození akutním nedostatkem kyslíku, a to na jednotlivých úrovních od molekuly až k celému organismu, s využitím zvířecích modelů lidských onemocnění. Představil hypoxickou komoru, přístroj získaný díky dotaci na přístrojové investice Akademie věd.

Echokardiografie: M-mode zobrazení kontrakcí levé komory srdeční potkana

 

V oddělení Buněčné neurofyziologie uvítal hosty profesor Ladislav Vyklický a seznámil je s výzkumem, v němž se věnuje studiu funkčních a farmakologických vlastností ionotropních glutamátových receptorů, které jsou aktivovány během synaptického přenosu a zodpovídají za tvorbu paměťových stop. Nadměrná aktivace glutamátových receptorů se však podílí na patologii řady neurodegenerativních onemocnění. Hosté měli zájem o výsledky vývoje látek s neuroprotektivním působením a byli zaujatí organizací synaptických kontaktů, tzv. dendritických trnů. Dozvěděli se také, jak pod koordinací doktora Vyklického úspěšně funguje široká meziústavní spolupráce v rámci Projektu excelence v oblasti neurověd (2012-2018), která také zahrnuje i vývoj nových léčiv ve spolupráci s Ústavem organické chemie a biochemie.

Nervová buňka v tkáňové kultuře.

 

Vedoucí juniorské skupiny na oddělení Molekulární neurobiologie, doktor Martin Balaštík, seznámil hosty se studiem molekulárních mechanismů a signálních kaskád, které regulují/řídí polarizaci neuronů a růst a navádění axonů/dendritů ve vyvíjejícím se nervovém systému. Tento výzkum mimo jiné přispívá k objasnění mechanismů patogeneze neurodegenerativních onemocnění.

Prof. Aleš Stuchlík, vedoucí oddělení Neurofyziologie paměti, ukázal, jak pomocí neuroanatomických, farmakologických a behaviorálních přístupů studují mechanismy učení a paměti. Kognitivní funkce jsou/bývají narušeny nejen například při Alzheimerově chorobě, ale i v případě dalších onemocnění, jakými jsou např. obsedantně-kompulzivní porucha či schizofrenie. Zdůraznil význam spolupráce s Národním ústavem duševního zdraví, s nímž oddělení sdílí několik klinicky zaměřených výzkumných projektů.

Kdyby bylo zbývalo více času, jistě by vedoucí mnoha dalších oddělení také návštěvníkům rádi ukázali, na čem jejich týmy pracují, např. studium „biologických hodin“ v oddělení Neurohumorálních regulací vedeného doktorkou Alenou Sumovou, práci oddělení Experimentální hypertenze pod novým vedením doktorky Ivany Vaněčkové s úzkou vazbou na klinický výzkum v Institutu klinické a experimentální medicíny v Praze, či výzkum zaměřený na Strukturní biologii signálních proteinů prováděném v oddělení doktorky Veroniky Obšilové, které nedávno posílilo výzkumné kapacity Fyziologického ústavu detašované do Biotechnologického a biomedicínského centra BIOCEV ve Vestci.

Na závěr ředitel poděkoval paní předsedkyni Zažímalové a panu místopředsedovi Havlasovi za jejich návštěvu. Uvedl, že se těší na pokračování neformální diskuse nad obecnými i specifickými radostmi i strastmi vědeckého života a doufá, že vedení Akademie bude podporovat koncepční řešení rekonstrukce infrastruktury v krčském areálu. Oba návštěvníci poděkovali za přípravu návštěvy, pochvalně se vyjádřili k proběhu setkání a také k zapojení ústavu do Strategie AV 21.