Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

APLIKACE MOLEKULÁRNĚ GENETICKÝCH METOD V MATERIÁLOVÉM INŽENÝRSTVÍ Petr Humpolíček.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "APLIKACE MOLEKULÁRNĚ GENETICKÝCH METOD V MATERIÁLOVÉM INŽENÝRSTVÍ Petr Humpolíček."— Transkript prezentace:

1 APLIKACE MOLEKULÁRNĚ GENETICKÝCH METOD V MATERIÁLOVÉM INŽENÝRSTVÍ Petr Humpolíček

2 Obsah přednášky ̶Styčné body materiálového inženýrství a molekulární genetiky ̶Studium buněčné reakce ̶Buněčná smrt - průtoková cytometrie ̶Genová exprese - microarray a qRT PCR ̶Příprava materiálů pomocí GMO ̶Pedagogický rozvoj oboru ̶Vědecký rozvoj oboru

3 Molekulární genetika Co mají společného tyto dva zjevně vzdálené obory? Materiálové inženýrství Věda zabývající se přípravou a úpravou materiálů s konkrétními vlastnostmi. Věda zabývající se strukturou, funkcí, regulací a interakcemi genů na molekulární úrovni. Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

4 Materiálové inženýrství / molekulární genetika ̶Tkáňové inženýrství kombinuje molekulární genetiku a biologii, materiálové inženýrství a biochemické faktory za účelem náhrady či obnovy poškozené tkáně či orgánu. ̶Posun od přípravy umělé náhrady k přípravě scafoldu (lešení) pro buněčnou kultivaci a následnou regeneraci tkáně. Journal of Surgical Research (2011) doi: /j.jss Bifurcated vascular prostheses. Výzkumný ústav pletařský, Brno Biomaterials (2010) doi: /j.biomaterials Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

5 Materiálové inženýrství / molekulární genetika ̶Materiál může ovlivňovat: ̶Adhesi buněk ̶Proliferaci buněk ̶Diferenciaci buněk ̶Buněčnou smrt ̶Genovou expresi Acta Biomaterialia (2010) doi: /j.actbio Biomaterials (2006) 27(3): Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj Molekulární genetika

6 Buněčná smrt - průtoková cytometrie

7 Průtoková cytometrie - princip Průtoková cytometrie je technologie, která umožňuje simultánní měření několika charakteristik na úrovni jednotlivých buněk. Využití např. pro: -Kvantifikaci apoptozy. -Detekce genové exprese. -Studium RNA interference. Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

8 Zdravé = Annexin- / PI- Ranně apoptické = Annexin+ / PI- Pozdně apoptické = Annexin+ / PI+ Nekrotické = Annexin+ / PI+ Průtoková cytometrie - apoptoza ̶Fluorescenčních sond: Anexinu V a propidium jodidu. ̶V rané fázi přesun fosfatidylserinu z vnitřní na vnější část cytoplazmatické membrány. ̶Na fosfatydilserin se váže annexin V. ̶V pozdní fázi (a při nekroze) ztrácí cytoplazmatická membrána integritu. ̶Dochází k pronikání propidium jodidu do buňky. Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj BD biosciences

9 Průtoková cytometrie - příklad využití ̶Kultivace osteogenních buněk na modifikovaných polyhydroxyalkanoátech. ̶Zvýšený výskyt apoptických buněk. ̶V závislosti na povrchových vlastnostech. ̶Povrch ovlivňuje množství integrinu β3. ̶Integrin β3 aktivuje kaspázu 8. Biomaterials (2013) doi: /j.biomaterials Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

10 Genová exprese - qRT-PCR, microarray

11 qRT PCR - princip Kvantitativní PCR spojená s reverzní transkripcí (qRT PCR). ̶Reverzní transkripce: ̶Množství mRNA koreluje s genovou expresí. ̶Z mRNA se vytváří komplementární DNA (cDNA). ̶cDNA vstupuje do PCR. ̶Kvantitativní PCR: ̶Vychází z principu PCR. ̶Přesná kvantifikace genové exprese díky: ̶Měření amplifikačních produktů v průběhu každého cyklu pomocí fluorescence. Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

12 Microarray - princip ̶Reverzní transkripce: ̶cDNA je označena fluorescenčními sondami. ̶DNA čip: ̶Prostorově specifická vazba DNA. ̶DNA komplementární k hledaným cDNA. ̶Hybridizace: ̶Inkubace destičky za přítomnosti cDNA. ̶Hybridizace komplementárních sekvencí. ̶Omytí. ̶Identifikace hybridizace: ̶Skenovací laserové mikroskopie. ̶Kvantifikace exprese: ̶Srovnáním s housekeepingovým genem. Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

13 qRT PCR - interakce osteoblastů se scaffoldy -Trikalcium fosfát + hydroxyapatit (TCP/HA). -Stroncium–hardystonite–gahnite ( Sr–HT–gahnite) vyniká: -Výrazně vyšší adherencí a proliferací buněk. -Zvýšená exprese genů: Runx2 (diferenciace osteoblastů); IBSP (osteopontin); osteokalcin a kolagen I typu. Acta Biomaterialia 9 (2013) 7014–7024. doi: /j.actbio Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj TCP/HA Sr–HT–gahnite

14 qRT PCR – reakce buněk na mechanické stimuly ̶Nanovlákna vytvořená pomocí elektrospiningu. ̶Působení mechanických stimulů. ̶Změny v expresi genů pro produkci kolagenu. Society for biomaterials. DOI: /jbm.a um BAC Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

15 Microarray – individualizace léčby ̶Regenerace kostní tkáně pomocí kultivace mezenchymálních stromálních buňek v keramickém scaffoldu. ̶Rozdílná úspěšnost implantace. ̶Predikce regenerace před implantací pomocí detekce exprese genu CADM1 (Cell Adhesion Molecule 1) u buněk pacienta. Biomaterials (2013) Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

16 Produkce materiálů pomocí GMO

17 ̶TephaFLEX® je termoplastický lineární polyester. ̶Schválený U.S. Food and Drug Administration. ̶Produkovaný GMO bakteriemi. ̶Výborné materiálové vlastnosti. ̶Biodegradabilní – hydrolýzou na monomery, které jsou snadno odstraňovány z těla. Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj TephaFLEX®

18 PEDAGOGICKÝ ROZVOJ OBORU

19 Pedagogický rozvoj oboru Bakalářské studium: ̶Základy molekulární biologie a genetiky. ̶V rámci specializace „Medicínské a farmaceutické materiály“ ̶Aplikovaná biologie a mikrobiologie. ̶Aplikovaná biologie a buněčné kultury. Navazující magisterské studium: ̶Od akademického roku 2014/15 - Genetika a omické přístupy. Doktorské studium ̶Díky úzkému propojení s vědeckými projekty personální rozvoj v oblasti studentů doktorských studijních oborů. Studentské brigády Spolupráce s firmami Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

20 VĚDECKÝ ROZVOJ OBORU

21 Participace na projektech ̶Centrum polymerních systémů – dovybavení laboratoře buněčných kultur na UTB ve Zlíně. ̶Bioreaktor pro kultivaci v 3D. ̶qPCR. ̶FACS CANTO (Becton, Dickinson, US). ̶Olympus IX51 (Olympus, Japan). ̶Infinite® 200 NanoQuant (Tecan, Switzerland). Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

22 Participace na projektech ̶Projekt GAČR č S „Vodivé polymery a jejich interakce s buňkami” – hlavní řešitel ̶Spolupráce s Ústavem makromolekulární chemie AVČR a Ústavem experimentální biologie, Přírodovědecká fakulta MU Brno. ̶Zaměření na molekulárně genetické a biologické interakce vodivých polymerů s eukaryotickými buňkami. ̶Příprava projektů TAČR, GAČR a projektů v rámci Horizont2020. Styčné bodyBuněčné reakceBuněčná smrtGenová expreseProd. materiálůPedagog. rozvojVědecký rozvoj

23 Děkuji za pozornost


Stáhnout ppt "APLIKACE MOLEKULÁRNĚ GENETICKÝCH METOD V MATERIÁLOVÉM INŽENÝRSTVÍ Petr Humpolíček."

Podobné prezentace


Reklamy Google