Nové laboratoře na výzkum metabolismu zahájily provoz

Metabolismus neboli látková přeměna probíhá v každém živém organismu jako neustálý dynamický proces, při němž se štěpí přijímaná potrava na tisíce nejrůznějších chemických látek (metabolitů). Ty cirkulují v těle, neustále se přeměňují, zajišťují energii pro buňky a utvářejí stavbu celého těla. Z analýzy metabolitů pak vědci dokáží získat rozsáhlé množství poznatků. Českobudějovické laboratoře Biologického centra jsou průkopnické v tom, že dokáží zkoumat metabolismus jako celek.

„Umíme sledovat najednou více jak tisíc metabolitů, což dosud bylo velice obtížné. Vzhledem k tomu, že povaha metabolismu je společná všem živým organismům, jsme schopni studovat organismy od nejmenších bakterií přes prvoky, hmyz, parazity, obratlovce až po člověka,“ říká šéf metabolomických laboratoří Petr Šimek. Případů, kdy se uplatní jejich analýzy, je celá řada. Společně s hydrobiology z Biologického centra například sledují metabolismus bakterií ve vodní nádrži Římov, díky čemuž dokáží přesně určit složení chemických látek ve vodě. S entomology zase na geneticky zmutovaných octomilkách studují, co se děje, když vypnou, změní či upraví jejich geny. Tímto způsobem například objasňují, jak fungují geny z hlediska nádorových onemocnění.

Další příklady směřují na pole medicíny a zlepšování zdraví člověka. „Studujeme mikroskopické houby, jež produkují biologicky zajímavé látky, které zlepšují paměť a mohou zpomalovat stárnutí,“ uvádí Petr Šimek s tím, že o tento výzkum projevuje zájem čínský investor s cílem vyrábět potravinový doplněk. Ve spolupráci s univerzitou v Linci také zkoumají u pacientů s neurodegenerativními onemocněními, jak se metabolismus mění vlivem stárnutí a jak se v mozku hromadí různé metabolity, následkem čehož vznikají nemoci, jako je Alzheimerova choroba či roztroušená skleróza.

Jako sci-fi pak mohou působit zajímavé výsledky vědců z Biologického centra z experimentů na poli hibernace. „U jednoho druhu octomilky jsme přišli na to, že jejich larvy dokáží přežít hibernaci po cíleném přeprogramování svého metabolismu. To znamená, že se celý organismus úplně zamrazí v kapalném dusíku, po nějaké době se může zase rozmrazit a dál pokračuje ve vývoji. Při výzkumu metabolismu jsme objevili nové látky, které zjevně hrají velikou roli při adaptaci na chladovou odolnost,“ vysvětluje Petr Šimek.

Nové laboratoře vznikly z iniciativy v regionu Dunaj-Vltava, zahrnujícím Horní Falcko, Dolní Bavorsko, Horní Rakousko, západní, jižní Čechy a Vysočinu a byly podpořeny dvěma evropskými granty meziregionální spolupráce. Laboratoře Biologického centra byly vybaveny nejmodernějšími přístroji v hodnotě více než 24 milionů korun. Hmotnostní spektrometry na měření a analýzu metabolitů dokáží změřit femtogramová množství látek a jejich hmotnost s přesností lepší než je hmotnost elektronu, což usnadňuje jejich analýzu ve složitém biologickém vzorku. Pro efektivní zpracování naměřených dat vědci z Biologického centra rovněž vyvíjejí vlastní nástroj Metabolite Mapper, který dokáže jednotlivé metabolity vyhledat, potvrdit jejich identitu a automaticky porovnat a statisticky vyhodnotit jejich zastoupení v různých typech vzorků.

Do výzkumných projektů jsou zapojeny i další strategičtí partneři, mezi nimiž je například Nemocnice České Budějovice. „Tyto nové metody mají velkou perspektivu použití v klinické praxi. Během příštích let lze očekávat, že se přístupy, které tady teď rozvíjíme, stanou běžnou součástí vyšetření v takzvané personalizované medicíně,“ říká ředitel Biologického centra AV ČR Libor Grubhoffer. Pomocí takové analýzy bude vytvořen metabolický obraz člověka, který je velmi individuální a unikátní, a bude možno sledovat změny v průběhu jeho stárnutí. To umožní v budoucnu daleko snáze předjímat vývoj závažného onemocnění.

Metabolomická strategická iniciativa Dunaj-Vltava

S finanční podporou projektů Interreg (ERDF):

• Infrastruktur für Metabolomik-Forschung und medizinische Chemie / Infrastruktura pro metabolomický výzkum a lékařskou chemii, projekt ATCZ52
• Bayerisch-Böhmischer-Stoffwechsel-Verbund / Bavorsko-české metabolomické sdružení, projekt BYCZ118