Celkem čtyři nové mezinárodní projekty podpoří od ledna Grantová agentura České republiky (GA ČR) ve spolupráci s partnerskými agenturami. Konkrétně tři nové projekty se slovinskou agenturou Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (ARIS) a jeden pak se švýcarskou Swiss National Science Foundation (SNSF).
Všechny nově podpořené projekty mají tříletou dobu řešení a jejich návrhy byly hodnoceny formou Lead Agency, kdy návrhy hodnotí jedna ze zapojených agentur a druhá, partnerská, od ní hodnocení přebírá. V případě všech čtyř projektů vystupovala GA ČR jako partnerská agentura a hodnocení převzala od svých slovinských a švýcarských kolegů. Každá z agentur v průběhu řešení projektů hradí náklady na výzkum vědců ze své země.
Projekty financované ARIS a GA ČR
Reg. č.
Navrhovatel
Instituce
Název projektu
Doba řešení
24-10238L
Prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc.
Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů, Česká zemědělská univerzita v Praze
Dekontaminovaný biochar z čistírenského kalu, účinné hnojivo a prostředek pro zlepšení půdních vlastností
3 roky
23-10188L
doc. Ing. Hanuš Vavrčík, Ph.D.
Lesnická a dřevařská fakulta, Mendelova univerzita v Brně
Future wood properties of pine and oak in central Europe
3 roky
23-10568L
Ing. Hana Vostrá Vydrová, Ph.D.
Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů, Česká zemědělská univerzita v Praze
Genetické založení barokních a pracovních plement koní
Tyto a další mezinárodní projekty jsou podpořeny v rámci iniciativy WEAVE, jejímž je GA ČR zakládajícím členem. Iniciativa usnadňuje vědeckou spolupráci – do roku 2025 má za cíl propojit 12 evropských agentur podporujících základní výzkum. Umožňuje také řešení vědeckých projektů výzkumným týmům až ze 3 zapojených států současně.
V již třetím díle webového seriálu představujeme další čtyři začínající vědkyně a vědce a jejich JUNIOR STAR projekty, které řeší od začátku letošního roku. O dalších letos podpořených projektech a jejich řešitelkách a řešitelích se můžete dozvědět v prvním a druhém díle seriálu.
Vysoce výběrové granty JUNIOR STAR jsou určeny pro vědce a vědkyně na začátku vědecké kariéry, kteří již působili v zahraničí, publikovali v odborných vědeckých časopisech a kteří dokončili doktorské studium před méně než osmi lety. Granty nabízí finanční podporu ve výši až 25 milionů korun v rámci pětileté doby řešení projektu. Hlavním cílem JUNIOR STAR grantů je umožnit začínajícím perspektivním vědcům a vědkyním založit si svou vlastní vědeckou skupinu a věnovat se vlastním výzkumným tématům.
Řízení a vizualizace delokalizace náboje v atomárním měřítku v molekulárních nanomodelech pohlcujících světlo
Bruno de la Torre, Ph.D., Český institut výzkumu a pokročilých technologií, Univerzita Palackého v Olomouci
„Pochopením elektronických a strukturálních vlastností nových ‚molekulárních komponentů‘ můžeme vyvinout prototypy molekulárních zařízení.“
Přenos náboje mezi organickými molekulami řídí mnoho přirozeně se vyskytujících jevů, jako je fotosyntéza, buněčné dýchání u živých organismů nebo například poškození a opravy DNA. Projekt JUNIOR STAR doktora de la Torreho zkoumá konkrétní aspekty fotosyntézy, v rámci níž rostliny a bakterie účinně přeměňují světlo na jiné formy energie. Tento proces je možný díky složitému fotosyntetickému aparátu zahrnujícímu řadu molekulárních struktur. Projekt si klade za cíl identifikovat kritické části tohoto procesu, které by v případě úplného pochopení mohly pomoci toto chování replikovat ve větším měřítku. Další z klíčových priorit projektu je pochopení pohybu nábojů v molekulách, který hraje v celém procesu zásadní roli.
Ačkoliv se výzkum zaměřuje především na objevy v atomárním měřítku, je možné, že výsledky projektu podnítí vývoj zařízení pro sběr světla na bázi organických komponent v nanometrickém měřítku. „Jakmile hlouběji porozumíme přenosu náboje a molekulárnímu chování, mohou naše zjištění přispět k návrhu nových technologií pro sběr energie, které budou napodobovat přírodní procesy na atomární úrovni,“ vysvětluje řešitel doktor de la Torre.
„Přímé aplikace nemusí být okamžitě zřejmé, i tak by ale náš výzkum mohl položit základy pro budoucí technologický pokrok. Vzhledem k tomu, že společnost stále více hledá čistší a ekologičtější řešení, představujeme si budoucnost, kdy se lidé budou snažit replikovat přírodní procesy pomocí nanotechnologií,“ dodává na závěr doktor de la Torre, který v České republice působí již od roku 2016.
Bruno de la Torre, Ph.D.
Tvarované svazky pro novou éru elektronové mikroskopie a spektroskopie
Ing. Andrea Konečná, Ph.D., Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně
„Propojením elektronové mikroskopie s nanofotonikou navrhneme nové způsoby korekce vad elektronových mikroskopů.“
Elektronové mikroskopy nabízí vyšší rozlišovací schopnosti a umožňují docílení mnohem vyššího zvětšení než klasické světelné mikroskopy. Díky tomu je možné pozorovat i jednotlivé atomy. Stále však existuje potenciál tato komplikovaná zařízení vylepšit. „Podobně jako ve světelné optice, kde nejlepší objektivy skládáme z celé řady čoček, aby nedeformovaly výsledný obraz, i optika elektronového mikroskopu potřebuje soustavy čoček pro korekci obrazu a eliminaci vad, což je nákladné a složité z hlediska seřizování. Standardní elektronová optika navíc umožňuje dosáhnout pouze určitých omezených ‚tvarů‘ elektronového svazku,“ vysvětluje řešitelka projektu Andrea Konečná.
V rámci svého JUNIOR STAR projektu se doktorka Konečná zaměřuje na odstranění těchto vad. Bude vyvinuta metoda, která využije interakce elektronů se světlem a která díky upraveným ultrarychlým laserovým pulsům zaměřeným dovnitř elektronového mikroskopu umožní korekci vad jeho zobrazení.
„Korekce vad elektronových mikroskopů je extrémně důležitá, chceme-li dosáhnout co nejdetailnějšího zobrazování na úrovni jednotlivých atomů. Pokud by se podařilo ukázat, že díky interakci elektronů se světlem to jde udělat lépe nebo levněji, byla by to skvělá zpráva,“ dodává Andrea Konečná, která se k tématu propojení nanofotoniky s elektronovou mikroskopií a spektroskopií dostala během studií ve španělském San Sebastiánu a postdoktorské stáži v Barceloně.
Ing. Andrea Konečná, Ph.D. (foto: Jan Prokopius)
Proměnlivé adaptační strategie mobilních pastevců v Mongolsku: Dynamika v komunitních historiích a vzorcích stěhování dokumentovaná orálními prameny
Mgr. Ondřej Srba, Ph.D., Filozofická fakulta, Masarykova univerzita
„Vytvoříme digitální databázi sezónních pohybů mobilních pastevců v Mongolsku za posledních sto let.“
Mongolští kočovníci, kteří žijí v souladu s přírodou a stěhují se se svými zvířaty podle ročního období, patří mezi jedny z posledních nomádských kultur na světě. Protože však již několik desetiletí je sezónní stěhování rodin omezeno obvykle na dvě až čtyři lokality ročně, někteří odborníci dávají před tradičními „kočovníky“ přednost označení „mobilní pastevci“. Krajina je v Mongolsku rozdělena mezi jednotlivé pastevecké rodiny, avšak toto dělení se v minulosti, ale i nadále dynamicky mění. Právě tyto změny se ve svém JUNIOR STAR projektu snaží doktor Srba zachytit před tím, než upadnou v zapomnění.
„Hlavním zdrojem informací a předmětem zkoumání jsou ústní sdělení mongolských kočovných pastevců ve vybraných částech Mongolska. Sdělení získáváme nejčastěji pomocí rozhovorů, ale snažíme se, aby byly co nejméně řízené a aby způsob sdělení byl co nejspontánnější,“ vysvětluje řešitel projektu Ondřej Srba.
Vědecký tým se snaží zjistit, kde a v jakých ročních obdobích v minulosti pastevci žili, čímž vytvoří databázi využití krajiny v časovém průřezu. Zkoumá také pasteveckou historii, tedy kolik generací svých předků si dotazovaní pamatují a zda ví, kde všude žili. Zaměřují se i na nejrůznější příběhy, vztahy k sousedním rodinám a autoritám nebo na proměňující se přírodní podmínky — vzpomínky na období sucha, zimní kalamity nebo vyhynulé či vymizelé živočišné druhy.
„Ústní sdělení ukazují mongolskou venkovskou společnost v její proměnlivosti a úzké vazbě jak na proměny přírody, tak i změny politického a administrativního kontextu. Umožňují posuzovat adaptační strategie, jakými jsou například vytváření nových narativů, změny pastvin či sdružování do kolektivů a které obyvatelé používají, aby se se změnami vyrovnali,“ dodává doktor Srba.
Vytvoření databáze pastevecké mobility v časovém průřezu, systematicky zpracované pro konkrétní regiony, přinese v budoucnu využití pro biology, botaniky a také environmentální odborníky. Dále je v plánu rozšířit již běžící spolupráci se správou místních chráněných krajinných oblastí.
Mgr. Ondřej Srba, Ph.D.
Hybridní biokompatibilní nanokatalyzátory pro extracelulární bioorthogonální aktivaci proléčiv
doc. Mgr. Zbyněk Heger, Ph.D., Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brně
„Vyvineme chytrý nanozym, který bude schopen aktivace proléčiv přímo na nádorové buňce.“
Zlatým grálem protinádorové terapie je léčba cílená přímo na nádorové buňky. V praxi je však použití těchto „cílených“ léčiv velmi komplikované a často také neefektivní. Cílem projektu JUNIOR STAR docenta Hegera je vyvinout a otestovat nanozymy, tedy nanomateriály schopné napodobovat aktivitu enzymů, které budou schopny syntetizovat léčiva přímo na membráně nádorových buněk. „Pro tyto účely plánujeme vytvořit chytré nanozymy na bázi proteinových klecí, které se budou schopny pohybovat v krevním řečišti s cílem vyhledávat nádorové buňky a vázat se na jejich povrch. Nanozymy budou následně díky své katalytické aktivitě schopny produkovat protinádorová léčiva z jejich netoxických forem, tzv. proléčiv,“ vysvětluje Zbyněk Heger.
Buňky umí přirozeně, prostřednictvím organel, přijímat nanočástice do svého vnitřního prostředí. Avšak právě tyto organely mohou léčiva dopravovaná pomocí nanočástic deaktivovat nebo je transportovat z buňky ven. Docent Heger se svým týmem vytvoří nanozymy, které by mohly dlouhodobě zůstat na povrchu nádorových buněk, aniž by se dostaly do vnitřního prostředí buněk a byly tak degradovány nebo inaktivovány.
„Naším hlavním výstupem bude multifunkční nanozym se schopností aktivace léčiv na povrchu buňky, což, doufáme, otevře nový směr nanomedicíny pro další týmy s jinými nápady a přístupy,“ dodává nakonec Zbyněk Heger, který na projektu spolu se svým mezioborovým týmem bude spolupracovat také s výzkumníky z Rakouska, Španělska nebo Číny.
Předseda Grantové agentury České republiky (GA ČR) spolu s ministryní pro vědu, výzkum a inovace ocenil při jubilejním dvacátém udílení Ceny předsedy GA ČR včera (12. října 2023) v Martinickém paláci pět nejlepších vědeckých projektů. Oceněné projekty ze všech oblastí základního výzkumu přispěly k výraznému prohloubení znalostí v dané oblasti a povedou k dalšímu uplatnění.
Oceněné projekty přispějí k pochopení černých děr, fungování mozku obratlovců, ale i k porozumění komunikačním strategiím politiků. Další oceněné badatelské počiny mají potenciál přispět k vyšší účinnosti léčby rakoviny a zlepšení mazání kloubní chrupavky.
„Již dvacet let oceňujeme nejlepší projekty – za tu dobu jsme jich ocenili již devadesát. Šíře oceněných projektů ukazuje, že česká věda dosahuje ve všech oborech bádání světové úrovně,“ řekl předseda GA ČR prof. Petr Baldrian. „I letos bylo nesmírně obtížné vybrat ty nejlepší projekty, protože pokud projekt financování GA ČR získá, je díky našemu hodnoticímu systému téměř zaručeno, že se bude jednat o vysoce kvalitní výzkum.“
Cena předsedy GA ČR je pravidelně udělována od roku 2003 jako ocenění mimořádných výsledků dosažených při řešení grantových projektů ukončených v předchozím roce. Laureáti jsou vybíráni na doporučení několika stovek vědců, kteří hodnotí projekty financované GA ČR. Každý laureát obdrží v rámci ocenění finanční odměnu ve výši 100 000 Kč. Ceny jsou udělovány v pěti oblastech základního výzkumu: technické vědy; vědy o neživé přírodě; lékařské a biologické vědy; společenské a humanitní vědy a zemědělské a biologicko-enviromentální vědy.
Předávání oceňování proběhlo v rámci oslav 30 let GA ČR, kterého se mimo ministryně pro vědu výzkum a inovace Heleny Langšádlové zúčastnil i předseda Senátu Parlamentu České republiky Miloš Vystrčil, zástupci univerzit, Akademie věd České republiky a desítky dalších významných hostů.
Oceněné projekty
Technické vědy
prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D., Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství
Viskosuplementace je léčba osteoartrózy, která spočívá v injekci přípravku na bázi kyseliny hyaluronové mezi chrupavky kloubu. Oceněný projekt zkoumal, zda může tento způsob léčby zlepšit kloubní pohyblivost. V rámci projektu byl vytvořen simulátor kloubu, který analyzoval tření a mazací film mezi kloubními chrupavkami. Projekt objasnil mechanismus viskosuplementace a přinesl nové poznatky pro vylepšení léčby osteoartrózy.
Vědy o neživé přírodě
Roman Konoplya, Ph.D., Slezská univerzita v Opavě, Fyzikální ústav
Projekt vyvinul novou metodu popisu černých děr v různých teoriích gravitace, včetně těch, které se liší od převládající Einsteinovy teorie. Odlišnosti mezi teoriemi se nejvíce projevují v extrémně silné gravitaci kolem černých děr. Tato nová metoda umožňuje studovat tyto rozdíly a spojovat teorii s experimentem, což pomáhá pochopit gravitaci v extrémních podmínkách. Projekt tak přispívá k plnému pochopení gravitace a jejího potenciálního využití v energetice a dalších oblastech výzkumu.
Lékařské a biologické vědy
Mgr. Jakub Rohlena, Ph.D., Biotechnologický ústav AV ČR, v. v. i.
Projekt zkoumal metabolismus rakovinných buněk, který ovlivňuje jejich schopnost tvořit nádory a reagovat na léčbu. Bylo zjištěno, že řetězec zodpovědný za buněčné dýchání má rozdílnou funkci v dělících se a klidových buňkách — v prvně jmenovaných podporuje tvorbu organických sloučenin, v klidových pak odolnost vůči stresu. Tento rozdíl má důležitý dopad na léčbu rakoviny, která může zasáhnout nejen rakovinové, ale i zdravé buňky. V rámci projektu byla také objevena nová metabolická dráha, která produkuje klíčovou látku pro růst rakovinných buněk – kyselinu asparagovou. Tato zjištění mohou přispět k novým inovativním léčebným metodám nádorů.
Oceněný projekt se zabýval relativizací pravdy v politické komunikaci, kde fakta ustupují názorům. Byl vytvořen teoretický rámec a nástroj pro analýzu post-faktické komunikace politiků, zejména v kontextu polarizujících témat jako například migrace. Vědci a vědkyně kombinací manuální a automatické textové analýzy zjistili, že post-faktická komunikace má blízko k populismu i dezinformacím. Projevuje se především nepřátelským antielitářským obviňováním oponentů z vytváření a šíření nepravdivých informací a lží a zaměřením na emocionalitu, negativitu a neslušnost místo faktů a odbornosti.
Zemědělské a biologicko-enviromentální vědy
Mgr. Pavel Němec, Ph.D., Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta
Mozek a jeho neuronová kapacita jsou klíčové pro evoluční úspěch živočišných druhů. Avšak i druhy s malými mozky mohou být inteligentní, a to díky vysoké hustotě neuronů v mozku. Řešitelé projektu zjistili, že u ptáků a savců — na rozdíl od obojživelníků a plazů — docházelo během evoluce ke zvětšení mozku a zvýšení počtu neuronů, které bylo umožněno zvýšením metabolismu druhů s konstantní teplotou těla. Dále byla prokázána souvislost mezi množstvím neuronů v koncovém mozku a mozečku a inovativností ptáků při získávání potravy.
Na fotografii (zleva): Mgr. Pavel Němec, Ph.D.; v zastoupení Mgr. Aleny Kluknavské, Ph.D. prorektor prof. Ph.Dr. Jiří Hanuš, Ph.D.; Mgr. Jakub Rohlena, Ph.D.; Roman Konoplya, Ph.D.; prof. Ing. Martin Vrbka Ph.D.
Pavel Němec studuje evoluci nervového systému. V minulosti se věnoval především smyslům různých nemodelových druhů, nyní je centrem jeho pozornosti evoluce komplexity a výpočetní kapacity mozku u obratlovců. Po zahraničních pobytech v Německu vybudoval laboratoř na Katedře zoologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Zde se s týmem mladých kolegů věnuje kvantitativnímu výzkumu mozků u mnoha druhů reprezentujících hlavní vývojové větve obratlovců.
Oceněný projekt:Evoluce komplexity a procesní kapacity mozku u obojživelníků a plazů: Kvantitativní přístup k porozumění evoluce mozku u čtyřnožců
Inteligence a komplexní chování jsou základními kameny evolučního úspěchu mnoha živočišných druhů. Výpočetní kapacita mozku, nutný předpoklad inteligence, je do značné míry určena počtem nervových buněk v jeho jednotlivých částech. I druhy s malými mozky však mohou být vysoce inteligentní. Jak je to možné? Díky miniaturizaci a vysoké hustotě neuronů v mozku.
Projekt se zaměřil na počty neuronů u obratlovců, kteří opanovali suchozemská prostředí. U ptáků a savců došlo v průběhu evoluce – na rozdíl od obojživelníků a plazů – k fyzickému zvětšení mozku a výraznému zvýšení hustoty a počtu neuronů. Tento pozoruhodný přírůstek energeticky nákladných neuronů byl umožněn zvýšením intenzity metabolismu u druhů schopných udržovat stálou tělesnou teplotu.
V rámci projektu byla dále prokázána souvislost mezi množstvím neuronů v oblasti koncového mozku a mozečku a inovativností ptáků ve způsobech získávání potravy.
Alena Kluknavská působí jako odborná asistentka na Katedře mediálních studií a žurnalistiky Masarykovy univerzity. Zabývá se populistickou a post-faktickou komunikací především v prostředí sociálních médií a mediálním diskursem o migraci, menšinách a rovnosti. Zajímá se také o pochopení komunikace a úspěchů populistických radikálně pravicových stran a hnutí ve střední a východní Evropě. Doktorát získala v roce 2015 na Katedře politologie Univerzity Komenského v Bratislavě.
Oceněný projekt: Soutěž o pravdu: Veřejný diskurz o migraci ve střední Evropě v post-faktuální éře
Ve světě, kde jsou fakta relativní a záleží více na názorech než objektivitě, se může jakékoliv tvrzení zdát pravdivým. V rámci projektu byl vyvinut teoretický rámec a metodologický nástroj pro zachycení relativizace pravdy v komunikaci, kterou politici využívají k diskreditaci veřejných a politických aktérů. Projekt se zaměřil specificky na analýzu post-faktické komunikace o polarizujících tématech, například migrace, aby ukázal, jakým způsobem a za jakých podmínek politici zpochybňují pravdomluvnost svých oponentů a vytvářejí vlastní alternativní fakta při komunikaci na sociálních médiích.
Vědecký tým kombinací manuální a automatické textové analýzy zjistil, že post-faktická komunikace má blízko k populismu i dezinformacím a vyznačuje se specifickými obsahovými a stylistickými prvky. Projevuje se především nepřátelským antielitářským obviňováním oponentů z vytváření a šíření nepravdivých informací a lží a zaměřením na emocionalitu, negativitu a neslušnost místo upřednostňování faktů a odbornosti.
Jakub Rohlena získal doktorát na Univerzitě v Utrechtu a poté absolvoval postdoktorální stáž v Amsterdam Medical Center v Nizozemsku. V Biotechnologickém ústavu AV ČR se zabývá výzkumem buněčného metabolismu, primárně v kontextu rakoviny. Zajímá ho, jak metabolismus funguje v různých buněčných stavech (například maligní versus nemaligní, dělící se versus klidové buňky) a jak je metabolismus ovlivněn prostředím ve kterém se daná buňka nachází.
Oceněný projekt:Faktory limitující de novo syntézu pyrimidinů: úloha mitochondriální respirace
Oceněný projekt se zaměřil na metabolismus rakovinných buněk, který hraje klíčovou roli v jejich schopnosti vytvářet nádory, ale také reagovat na léčbu.
V rámci výzkumu si vědci položili otázku, jak mitochondriální respirační řetězec, odpovědný za buněčné dýchání, podporuje schopnost buněk růst a tvořit nádory. Zjistili, že funkce tohoto řetězce se zásadně liší v dělících se a klidových buňkách. V dělících se buňkách podporuje biosyntézu, zatímco v klidových přispívá k odolnosti vůči stresu.
Toto zjištění má zásadní význam pro léčbu rakoviny, protože terapie ovlivňuje nejen nádorové buňky, ale i zdravé, zpravidla klidové, buňky v organismu.
Během výzkumu byla také potvrzena existence dosud neznámé metabolické dráhy, kterou rakovinné buňky vytvářejí kyselinu asparagovou — klíčovou látku pro jejich růst.
Výsledky projektu posouvají porozumění metabolismu nádorů a mohou vést k novým a účinnějším léčebným metodám.
Své studium fyziky na Ukrajině dokončil Roman Konoplya v roce 2003, kdy získal doktorát z gravitačních vln černých děr. Od té doby působil na různých výzkumných pozicích například v Sao Paulu, Kjótu, Tübingenu, Cambridge nebo Frankfurtu. V současné době vede vlastní výzkumnou skupinu na Fyzikálním ústavu Slezské univerzity v Opavě. Během své dosavadní kariéry obdržel několik prestižních grantů, za zmínku stojí například grant Marie Curie, japonský grant JSPS nebo německý Humboldt. Ve svých pracích se zaměřuje zejména na černé díry a radiační jevy v jejich okolí.
Oceněný projekt:Testování silné gravitace prostřednictvím černých děr
Rozvoj pozorování v oblasti gravitačního a elektromagnetického spektra je v současné době zaměřen na testování gravitace v okolí černých děr. V rámci projektu byla vytvořena metoda popisu prostoročasu černých děr v libovolné teorii gravitace, a to včetně těch teorií, které jsou odlišné od převládající Einsteinovy teorie. Nejvýrazněji se odlišnosti různých teorií gravitace projevují ve specifických podmínkách extrémně silné gravitace v okolí černých děr.
Díky této nové metodě lze studovat různé teorie gravitace a jejich odlišnosti a potenciálně překlenout mezeru mezi teorií a experimentem ve snaze pochopit gravitaci v těchto specifických podmínkách. Projekt tak přispívá k plnému pochopení gravitace a jejího vlivu na fyzikální procesy, vedoucí k enormním výronům energie z okolí černých děr, jež může mít v budoucnu velký vliv na praktické využití v energetice i v jiných oblastech výzkumu.
Martin Vrbka je profesorem na Ústavu konstruování Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně. Od svého magisterského studia se věnuje tématům, která propojují inženýrství a medicínu. Od roku 2010 se intenzivně zabývá biotribologií, na Odboru tribologie založil a vede Výzkumnou skupinu biotribologie. Snaží se především o pochopení mechanismů tření, mazání a opotřebení různých částí lidského těla – od přirozených kloubů a jejich implantátů, přes oči a umělé slzy, fascie až po dentální výplně.
Oceněný projekt: Vliv viskosuplementace kloubní kapaliny na tření a mazání
Jedním ze způsobů včasné léčby osteoartrózy, která se projevuje degradací a úbytkem kloubní chrupavky, je viskosuplementace. Ta spočívá ve vstříknutí preparátu na bázi kyseliny hyaluronové do kloubní štěrbiny mezi chrupavky poškozeného kloubu. Léčebná metoda však není vždy prokazatelně účinná a podle některých klinických studií může fungovat spíše na principu placebo efektu.
Projekt si dal za cíl prokázat, zda viskosuplementace může pomoci zlepšit pohyblivost a kondici přirozených kloubů, a to na základě studia tribologických parametrů. V rámci projektu byl vyvinut unikátní simulátor kloubu, pomocí něhož byl analyzován vývoj součinitele tření a současně vizualizován mazací film pomocí fluorescenční mikroskopie.
Projekt nejen že pomohl objasnit, jak funguje mazání a viskosuplementace kloubní chrupavky, ale také přinesl nové poznatky, které mohou být využity v lékařském prostředí například tím, že bude vylepšeno složení současných zdravotnických přípravků. Výsledky projektu mají potenciál zlepšit zdravotní péči i vzhledem ke stárnoucí populaci.
Zatímco křížení dvou různých biologických druhů je v říši zvířat vzácným jevem, u rostlin představuje mezidruhová hybridizace jeden ze základních mechanismů, kterým vznikají nové druhy. Projekt Davida Kopeckého Genomová dominance jako nástroj evolučních změn u kříženců podpořený Grantovou agenturou České republiky (GA ČR) se zaměřil na vzájemné soužití dvou rozdílných rodičovských genomů v buněčném jádře kříženců.
Křížení dvou různých biologických druhů je v říši zvířat vzácným jevem. Naopak, u rostlin je mezidruhová hybridizace důležitým evolučním procesem, který rostlinné druhy formuje už několik miliónů let a dal vzniknout běžně známým druhům, jako je například pšenice nebo bavlník. Stejnou strategii, tedy sloučení genomů dvou druhů rostlin do jednoho organismu v procesu křížení, využívají i šlechtitelé, kteří v nových rostlinách kombinují užitečné vlastnosti obou rodičů. Příkladem úspěšného šlechtění může být Tritikale — velmi hojně využívaný kříženec pšenice a žita s vysokým výnosovým potenciálem, který byl vyšlechtěn před 140 lety, obstojí v horších pěstitelských podmínkách a vyznačuje se dobrou odolností vůči různým chorobám.
Spojení genomů dvou různých rostlinných druhů ovšem není jednoduché. Rodičovské genomy mají často rozdílné způsoby regulace a jejich součinnost v jediném jádře vyžaduje správnou koordinaci. Tým Davida Kopeckého z Ústavu experimentální botaniky AV ČR se v podpořeném projektu zaměřil na výzkum genomové dominance, tedy častého jevu, kdy se v nově vzniklé rostlině stává jeden z rodičovských genomů dominantním, zatímco druhý genom je potlačován. Tato nerovnováha mezi rodičovskými genomy může v konečném důsledku vést ke ztrátě některých požadovaných vlastností křížence.
Dominance může probíhat na různých úrovních – na úrovni přednostní exprese genů, jejich ztráty nebo částečné či úplné eliminace celého potlačovaného genomu jednoho rodiče1. Davida Kopeckého a jeho tým zajímala genomová dominance na chromozomové úrovni. Potvrdili, že u některých kříženců dochází ke ztrátě chromozomů jednoho rodiče2,3. Tato eliminace ovšem není okamžitá, chromozomy mizí postupně v dalších generacích.
Schéma eliminace kostřavových chromozomů
Při výzkumu využil křížence trav kostřavy a jílku, tzv. Festulolium. Před meiotickým dělením, v rámci kterého vznikají pohlavní buňky, dochází k reorganizaci DNA v jádře, během které je část genů kostřavy zcela umlčená. To se týká i genů pro kinetochorové proteiny, které jsou důležité pro správný rozchod chromozomů v rámci anafáze prvního meiotického dělení. Jílkové varianty těchto proteinů, které nejsou novým prostředím hybridního jádra nijak ovlivněné, se ovšem nedokáží vždy správně poskládat na chromozomech kostřavy, které se pak nedostanou do nově vzniklých pohlavních buněk. Dochází tak k jejich občasné eliminaci a posunu v genomovém složení ve prospěch jílku2.
Rozdílné sestavení kinetochoru na jílkových (obrázky A, B uprostřed) a kostřavových (obrázky C, D uprostřed) chromozomech (převzato z Majka a kol., 2023).
Výzkum potvrdil, že genomová dominance jílku v křížencích Festulolium probíhá také na úrovni exprese genů. Řada genů těchto kříženců totiž vykazuje úroveň exprese podobnou té, která se vyskytuje u jílkového rodiče. Výsledky naznačují, že genom jílku má mnohem univerzálnější regulační elementy než genom kostřavy a může tak snadněji řídit expresi genů jiného organismu, v tomto případě kostřavy 4. V dalším výzkumu by se David Kopecký chtěl zaměřit na možnosti cílené manipulace genomového složení pomocí mutantů kinetochorových genů.
Výsledky výzkumu rostlinných genetiků z Ústavu experimentální botaniky AV ČR poskytují zajímavý evoluční pohled na jeden ze základních mechanismů vzniku nových rostlinných druhů a evoluce rostlin. Přinášejí unikátní pohled na společné fungování dvou různých genomů v jednom jádře. Významný je ale i praktický dopad práce, protože mezidruhové křížení využívají i šlechtitelé. Vědci už nyní spolupracují například se šlechtitelskou stanicí DLF Seeds v Hladkých Životicích. Společně s tamními šlechtiteli testují nové přístupy šlechtění tak, aby ke ztrátě genomu jednoho z rodičovských druhů nedocházelo.
Výzkumný tým Davida Kopeckého (na fotce uprostřed)
Výstupem projektu je devět článků zveřejněných v IF časopisech včetně:
¹ Glombik, M., Bačovský, V., Hobza, R., Kopecký, D. (2020). Competition of Parental Genomes in Plant Hybrids. Front. Plant Sci. 11:200.
2 Majka, J., Glombik, M., Doležalová, A., Kneřová, J., Ferreira, M.T.M., Zwierzykowski, Z., Duchoslav, M., Studer, B., Doležel, J., Bartoš, J., Kopecký, D. (2023). Both male and female meiosis contribute to non-Mendelian inheritance of parental chromosomes in interspecific plant hybrids (Lolium × Festuca). New Phytol. 238:624-636
3 Kopecký, D., Scholten, O., Majka, J., Burger-Meijer, K., Duchoslav, M., Bartoš, J. (2022). Genome Dominance in Allium Hybrids (A. cepa × A. roylei). Front. Plant Sci. 13:854127.
4 Glombik, M., Copetti, D., Bartoš, J., Stočes, S., Zwierzykowski, Z., Ruttink, T.,Wendel, J.F., Duchoslav, M., Doležel, J., Studer, B., Kopecký, D. (2021). Reciprocal allopolyploid grasses (Festuca x Lolium) display stable patterns of genome dominance. Plant J. 107: 1166-1182
Ferreira, M.T.M., Glombik, M., Perničková, K., Duchoslav, M., Scholten, O., Karafiátová, K., Techio, V.H., Doležel, J., Lukaszewski, A.J., Kopecký, D. (2021). Direct evidence for crossover and chromatid interference in meiosis of two plant hybrids (Lolium multiflorum × Festuca pratensis and Allium cepa × A. roylei). J. Exp. Bot. 72:254–267.
Abychom poskytli co nejlepší služby, používáme k ukládání a/nebo přístupu k informacím o zařízení, technologie jako jsou soubory cookies. Souhlas s těmito technologiemi nám umožní zpracovávat údaje, jako je chování při procházení nebo jedinečná ID na tomto webu. Nesouhlas nebo odvolání souhlasu může nepříznivě ovlivnit určité vlastnosti a funkce.
Funkční
Vždy aktivní
Technické uložení nebo přístup je nezbytně nutný pro legitimní účel umožnění použití konkrétní služby, kterou si odběratel nebo uživatel výslovně vyžádal, nebo pouze za účelem provedení přenosu sdělení prostřednictvím sítě elektronických komunikací.
Předvolby
Technické uložení nebo přístup je nezbytný pro legitimní účel ukládání preferencí, které nejsou požadovány odběratelem nebo uživatelem.
Statistiky
Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro statistické účely.Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro anonymní statistické účely. Bez předvolání, dobrovolného plnění ze strany vašeho Poskytovatele internetových služeb nebo dalších záznamů od třetí strany nelze informace, uložené nebo získané pouze pro tento účel, obvykle použít k vaší identifikaci.
Marketing
Technické uložení nebo přístup je nutný k vytvoření uživatelských profilů za účelem zasílání reklamy nebo sledování uživatele na webových stránkách nebo několika webových stránkách pro podobné marketingové účely.
