zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Aktivácia endogénnych mechanizmov vedúcich k neuroprotekcii po cievnej mozgovej príhode
Náhle cievne mozgové príhody predstavujú v súčasnosti vážny sociálno-ekonomický problém s limitovanými možnosťami liečby. Posledné desaťročia sa v experimentálnej praxi stáva atraktívnym riešením prevencie a liečby takýchto stavov fenomén ischemickej tolerancie, teda aktivácia endogénnych mechanizmov vedúcich k protekcii nedokrvených neurónov.
1) Štúdium mechanizmov ischemickej tolerancie 2) Definovanie úlohy periférnych krvných buniek v navodení ischemickej tolerancie 3) Testovanie spôsobov in vivo a ex vivo kondicionovania 4) Využitie modelov kondicionovania v animálnych modeloch ischemicko-reperfúzneho poškodenia nervového tkaniva
(1) Bonova, P., Jachova, J., Nemethova, M., Macakova, L., Bona, M., Gottlieb, M., 2020. Rapid remote conditioning mediates modulation of blood cell paracrine activity and leads to the production of a secretome with neuroprotective features. Journal of neurochemistry 154, 99-111. (2) Bonova, P., Koncekova, J., Nemethova, M., Petrova, K., Bona, M., Gottlieb, M., 2022. Identification of Proteins Responsible for the Neuroprotective Effect of the Secretome Derived from Blood Cells of Remote Ischaemic Conditioned Rats. Biomolecules 12. (3) Bonova, P., Nemethova, M., Matiasova, M., Bona, M., Gottlieb, M., 2016. Blood cells serve as a source of factor-inducing rapid ischemic tolerance in brain. The European journal of neuroscience 44, 2958-2965. (4) Hossmann, K.A., 2012. The two pathophysiologies of focal brain ischemia: implications for translational stroke research. Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism 32, 1310-1316.
zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Analýza mechanizmu vplyvu črevného mikrobiómu na patogenézu a liečbu intestinálnych a extraintestinálnych ochorení s využitím multi-omics prístupu
V posledných rokoch sa štúdium ľudského mikrobiómu zameriava predovšetkým na črevo, ktorého mikrobiálne zloženie ovplyvňuje vývoj a sp rávne fungovanie imunitného systému. Narušenie črevnej mikrobioty – dysbióza – je asociovaná so vznikom rôznych ochorení, ako sú napr. zápalové ochorenia črriev (ulcerózna kolitída) alebo niektoré metabolické ochorenia. Zaujímavé sú tiež štúdie naznačujúce prepojenie črevnej mikrobioty s osou črevo – mozog (gut-brain axis), ktoré by sa mohlo podieľať na vývoji centrálneho nervového systému, ako aj na vzniku niektorých porúch správania (poruchy autistického spektra; PAS). Z toho dôvodu majú mikrobiálne terapeutické prístupy (fekálna mikrobiálna terapia, probiotiká, synbiotiká) veľký potenciál. Vzhľadom na komplexnosť daných ochorení je pri výskume mechanizmu ich vzniku a priebehu potrebné využiť okrem štandardných analýz aj najnovšie vysokokapacitné (high-throughput) molekulárne metódy (NGS DNA sekvenovanie, RNA-seq).
Hlavným cieľom práce bude analyzovať vplyv črevného mikrobiómu a metabolomu na priebeh a liečbu ulceróznej kolitídy a porúch autistického spektra (PAS) s využitím animálneho gnotobiotického modelu. V rámci hlavného cieľa si plánujem vytýčiť nasledujúce čiastkové ciele: 1. Štúdium vplyvu transplantácie mikrobioty zdravých ľudí na priebeh ulceróznej kolitídy u pseudo germ-free BALB/c myší 2. Stanoviť vplyv črevnej mikrobioty na správanie súvisiace so symptomatológiou PAS v animál-nom modeli prostredníctvom transplantácie fekálnej mikrobioty (FMT) od detí s PAS pseudo germ-free (PGF) animálnemu modelu myší línie BALB/c. 3. Odhaliť potenciál využitia probiotík (Lactobacillus reuteri CCM 8617, Lactobacillus plantarum CCM 7512) a prebiotík (ľanové semienko) na korekciu symptómov PAS ich aplikáciou po FMT od detí s PAS myšiam.
1. Taniya MA, Chung HJ, Al Mamun A, Alam S, Aziz MA, Emon NU, Islam MM, Hong SS, Podder BR, Ara Mimi A, Aktar Suchi S, Xiao J. Role of Gut Microbiome in Autism Spectrum Disorder and Its The-rapeutic Regulation. Front Cell Infect Microbiol. 2022 Jul 22;12:915701. doi: 10.3389/fcimb.2022.915701. PMID: 35937689; PMCID: PMC9355470. 2. Anshula Mehra, Geetakshi Arora, Gaurav Sahni, Manmohit Kaur, Hasandeep Singh, Balbir Singh, Sarabjit Kaur, Gut microbiota and Autism Spectrum Disorder: From pathogenesis to potential therapeutic perspectives, Journal of Traditional and Complementary Medicine, Volume 13, Issue 2, 2023, Pages 135-149,ISSN 2225-4110, https://doi.org/10.1016/j.jtcme.2022.03.001 3. Morton, J.T., Jin, DM., Mills, R.H. et al. Multi-level analysis of the gut–brain axis shows autism spectrum disorder-associated molecular and microbial profiles. Nat Neurosci 26, 1208–1217 (2023). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01361-0 4. Ni, J., Wu, G., Albenberg, L. et al. Gut microbiota and IBD: causation or correlation?. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 14, 573–584 (2017). https://doi.org/10.1038/nrgastro.2017.88 5. Akira Andoh, Atsushi Nishida; Alteration of the Gut Microbiome in Inflammatory Bowel Disea-se. Digestion 3 January 2023; 104 (1): 16–23. https://doi.org/10.1159/000525925
molekulárna cytológia a genetika (MCGd)
Analýza možnosti využitia paraarteriálnych priestorov glymfatického systému ako alternatívneho transportného systému na farmakoterapiu CNS
Glymfatický systém je nedávno objavený systém pozostávajúci z paravaskulárnych priestorov v centrálnom nervovom systéme (CNS), ktorý slúži na drenáž rozpustných proteínov a metabolitov z nervového tkaniva do cerebrospinálneho moku (CSF). Pochopenie usporiadania a fyziológie glymfatického systému by mohlo mať dopad aj na posun v oblasti farmakoterapie patologických stavov CNS. Doktorandské štúdium je zamerané na výskum glymfatického systému a jeho využitia na podávanie terapeutík pri liečbe ochorení CNS. V prvej časti bude cieľom analyzovať jednotlivé komponenty glymfatického systému počas ontogenézy s ohľadom na charakterizáciu atribútov, ktoré sú dôležité pre potenciálne využitie pri farmakoterapii. V druhej časti doktorandského štúdia bude cieľom zistiť, či je možné využiť glymfatický systém na intracisternálne podávanie terapeutík naviazaných na biodegradovateľné nanočastice na báze oxidu kremičitého, čím by bolo možné prekonať obmedzenia spojené s podávaním liečiv cez hematoencefalickú bariéru, či konvenčného podávania liečiv intracisternálnou alebo intratekálnou cestou.
1. Analýza komponentov glymfatického systému v koncovom mozgu a v mieche: para-vaskulárny priestor (Virchow-Robinov paraarteriálny priestor, paravenózny priestor), bunky (astrocyty, mikroglia, ependýmové bunky) a CSF počas ontogenézy potkanov 2. Analýza možností využitia intracisternálneho podávania terapeutík naviazaných na biodegradovateľné nanočastice na báze siliky pri liečbe ochorení CNS 3. Štúdium dopadu použitia biodegradovateľných nanočastíc na báze siliky na funkcie nervového a glymfatického systému
vedecké práce publikované v odborných časopisoch
molekulárna cytológia a genetika (MCGdAj)
Analýza možnosti využitia paraarteriálnych priestorov glymfatického systému ako alternatívneho transportného systému na farmakoterapiu CNS
Glymfatický systém je nedávno objavený systém pozostávajúci z paravaskulárnych priestorov v centrálnom nervovom systéme (CNS), ktorý slúži na drenáž rozpustných proteínov a metabolitov z nervového tkaniva do cerebrospinálneho moku (CSF). Pochopenie usporiadania a fyziológie glymfatického systému by mohlo mať dopad aj na posun v oblasti farmakoterapie patologických stavov CNS. Doktorandské štúdium je zamerané na výskum glymfatického systému a jeho využitia na podávanie terapeutík pri liečbe ochorení CNS. V prvej časti bude cieľom analyzovať jednotlivé komponenty glymfatického systému počas ontogenézy s ohľadom na charakterizáciu atribútov, ktoré sú dôležité pre potenciálne využitie pri farmakoterapii. V druhej časti doktorandského štúdia bude cieľom zistiť, či je možné využiť glymfatický systém na intracisternálne podávanie terapeutík naviazaných na biodegradovateľné nanočastice na báze oxidu kremičitého, čím by bolo možné prekonať obmedzenia spojené s podávaním liečiv cez hematoencefalickú bariéru, či konvenčného podávania liečiv intracisternálnou alebo intratekálnou cestou.
1. Analýza komponentov glymfatického systému v koncovom mozgu a v mieche: para-vaskulárny priestor (Virchow-Robinov paraarteriálny priestor, paravenózny priestor), bunky (astrocyty, mikroglia, ependýmové bunky) a CSF počas ontogenézy potkanov 2. Analýza možností využitia intracisternálneho podávania terapeutík naviazaných na biodegradovateľné nanočastice na báze siliky pri liečbe ochorení CNS 3. Štúdium dopadu použitia biodegradovateľných nanočastíc na báze siliky na funkcie nervového a glymfatického systému
vedecké práce publikované v odborných časopisoch
molekulárna cytológia a genetika (MCGdAj)
„Temná hmota“ v bielych bakteriálnych povlakoch sírnych prameňov
Termínom bakteriálna "tmavá hmota" sa označujú neidentifikované mikrobiálne druhy, ktoré obývajú rôzne prostredia, včítane bielych bakteriálnych povlakoch sírnych prameňov. Tieto povlaky sú jedinečné ekosystémy nachádzajúce sa v sírnych prameňoch, kde sa bakteriálnym spoločenstvám darí v prostredí bohatom na zlúčeniny síry. Povlaky vznikajú metabolickou aktivitou chemolitoautotrofných baktérií, ktoré získavajú energiu oxidáciou sírovodíka. V týchto povlakoch (najmä v studených prameňoch) existuje obrovská diverzita baktérií, ktoré neboli úplne študované alebo charakterizované a naše predbežné údaje naznačujú, že takmer 50% bakteriálnej populácie v týchto povlakoch tvoria úplne neznáme bakteriálne taxóny. Tieto baktérie sú súhrnne označované ako „temná hmota“ kvôli nášmu nateraz obmedzenému chápaniu ich ekologických úloh a metabolických schopností. Mnohé z týchto baktérií patria k novým druhom a rodom a majú pravdepodobne jedinečné genetické adaptácie, čo naznačuje ich zapojenie do zložitých ekologických procesov v povlakoch. Výzvou však zostáva pochopenie ich špecifických funkcií a interakcií s inými organizmami. Cieľom projektu je charakterizovať bakteriálnu diverzitu v studenovodných sírnych prameňoch na Slovensku kombináciou kultivačných a nekultivačných (metagenomických) prístupov. Identifikácia bakteriálnej „tmavej hmoty“ v povlakoch sírnych prameňov je dôležité pre naše chápanie mikrobiálnej ekológie a evolúcie. Charakterizáciou nových taxónov baktérií získame prehľad o ich podiele v geochemických cykloch síry, uhlíka a iných procesoch v rámci týchto povlakov, ale pochopenie mikrobiálnej diverzity v tomto prostredí je dôležité pre pochopenie mikrobiálneho života na Zemi a mimo nej, pre poznanie nových metabolických procesov, adaptácií a ekologických stratégií, ktoré by mohli mať využitie aj v biotechnológiách, environmentálnych vedách a astrobiológii.
Cieľom projekt je poznanie biodiverzity nekultivovateľných baktérií v bielych povlakoch sírnych baktérií sírnych prameňov na Slovensku a analýza ich metabolického potenciálu na základe rekonštrukcia ich genómov z metagenomických dát
Pokorna, D., Zabranska, J. Sulfur-oxidizing bacteria in environmental technology, Biotechnology Advance 33(6), Part 2, 2015.ISSN 0734-9750 Zhang L, Chen F, Zeng Z, et al.. Advances in Metagenomics and Its Application in Environmental Microorganisms. Front Microbiol. 2021 Dec 17;12:766364.
zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Benefičný vplyv polynenasýtených mastných kyselín na preimplantačný vývin embryí
Podľa najnovších výskumov, ktoré zverejnila WHO, neplodnosťou trpí 17,5% dospelej populácie čo predstavuje približne 1 zo 6 ľudí. V posledných dekádach však bol zaznamenaný znepokojujúci pokles aj v reprodukčnej výkonnosti hospodárskych zvierat. Straty embryí v skorých štádiách vývinu predstavujú pre farmárov zložitý problém, keďže fundamentálnym prvkom mäsovej a mliečnej produkcie je úspešná reprodukcia zvierat. Správnym manažmentom výživy zvierat a ľudí v období pred graviditou však možno bojovať proti týmto problémom. Vhodnou stratégiou na zníženie frekvencie reprodukčného zlyhania by mohlo byť skrmovanie diét obohatených benefične pôsobiacimi lipidmi. Výskumy preukázali, že polynenasýtené mastné kyseliny (PNMK) sú mimoriadne dôležité a takmer nevyhnutné počas tehotenstva, najmä v poslednom trimestri. Tieto kyseliny sú kľúčové pre správny vývoj mozgu a očí plodu. Niektoré z nich nielen prechádzajú placentou do tela rastúceho plodu, ale po narodení pokračujú do tela novorodenca prostredníctvom materského mlieka. Ich prítomnosť je zásadná aj pre ďalší vývoj jedinca. Hlavným cieľom dizertačnej práce bude zhodnotiť vplyv obohatenia diéty o PNMK na úspešnosť oplodnenia a znížiť skoré embryonálne straty na zvieracom modely - samiciach myší. V experimentoch bude použitá komplementárna sada relevantných a moderných metód fyziológie, morfológie, molekulovej biológie a biochémie. Získané výsledky bude možné využiť v chove hospodárskych zvierat, veterinárnej praxi ako aj v humánnej reprodukčnej medicíne.
1, Vyhodnotiť vplyv skrmovania diéty obohatenej o PNMK na základné reprodukčné parametre samíc myší. 2, Vyšetriť mechanizmy vplyvu PNMK na ovuláciu a skorý embryonálny vývin u myší. 3, Zhodnotiť potenciál skrmovania diéty obohatenej PNMK pôsobiť preventívne pri reprodukčných poruchách.
Burkuš, J. et al. (2015) The Journal of reproduction and development. doi: 10.1262/jrd.2015-012 Čikoš, Š. et al. (2019) Biology of Reproduction, 100(2), pp. 351–364. doi: 10.1093/biolre/ioy196. Diskin, M. G. et al. (2016) Reproduction, Fertility and Development, 28(2), p. 83. doi: 10.1071/RD15366. Geisert, R. D. and Schmitt, R. A. M. (2002) Journal of Animal Science, 80(E-suppl_1), pp. E54–E65. doi: 10.2527/ANIMALSCI2002.0021881200800ES10009X. Leroy, J. L. M. R. et al. (2013) Anim. Reprod., 10, n.3, pp.258-267. https:/ Šefčíková, Z. et al. (2018) Toxicology, 410, pp. 214–221. doi: 10.1016/j.tox.2018.08.008. Šefčíková, Z. et al. (2021) Reproductive Toxicology, 105, pp. 62–71. doi: 10.1016/j.reprotox.2021.08.006. Vlčková, R. et al. (2018) Animal reprod. science, 193, pp. 171–181. doi: 10.1016/J.ANIREPROSCI.2018.04.066. Vlčková, R., Sopková, D., et al. (2022) Life, 12(8). doi: 10.3390/life12081152. Vlčková, R., Andrejčáková, Z., et al. (2022) General physiology and biophysics, 41(3), pp. 205–219. doi: 10.4149/GPB_2022003.
molekulárna cytológia a genetika (MCGdAj)
Biodiverzita a biotechnologické využitie mikrobioty hypersalinných prostredí
Biodiverzita zohráva kľúčovú úlohu pri udržiavaní rovnováhy a udržateľnosti ekosystémov a poskytuje ľudskej spoločnosti množstvo neoceniteľných výhod. Jednou z fascinujúcich oblastí štúdia v rámci biodiverzity je skúmanie mikrobiálneho života v hypersalinných prostrediach, ktoré sa vyznačujú vysokou koncentráciou soli, ako sú soľné bane, soľné pramene atď. a vyskytujú sa tu baktérie schopné prežiť a prosperovať vo vysokých koncentráciách soli. Ich pozoruhodná schopnosť tolerovať soľ už viedla k objavu niekoľkých biotechnologických aplikácií. Cieľom projektu je kultivačné štúdium bakteriálnej diverzity v hypersalinných prostrediach na Slovensku, fylogenetická a fylogenomická charakterizácia získaných izolátov a analýza ich biotechnologického potenciálu (produkcia extrémozýmov, ako sú amylázy, proteázy a lipázy, ktoré môžu fungovať v vysoké koncentrácie solí, výroba bioplastov). Okrem ich potenciálnych biotechnologických aplikácií prinesie štúdium hypersalinných prostredí a mikrobioty, ktorá sa v nich nachádza, cenné poznatky o základných princípoch vývoja života, jeho odolnosti a diverzity na Zemi.
Cieľom projektu je štúdium biodiverzity bakteriálnej mikrobioty vybraných hypersalinných prostredí na Slovensku a analýza potenciálneho biotechnologického využitia tejto mikrobioty
Gerday, C., & Glansdorff, N. (2007). Physiology and biochemistry of extremophiles. ASM press. Papke, RT, Oren A (Eds) Halophiles: Genetics and Genomes. Caister Academic Press 2014, 216 p., ISBN: 978-1-908230-65-2. Fred A Rainey: Extremophiles. Methods in Microbiology, Vol . 35. Elsevier Ltd. 2006, ISBN: 9780125215367, 838 pp.
molekulárna cytológia a genetika (MCGd)
Biodiverzita a biotechnologické využitie mikrobioty hypersalinných prostredí
Biodiverzita zohráva kľúčovú úlohu pri udržiavaní rovnováhy a udržateľnosti ekosystémov a poskytuje ľudskej spoločnosti množstvo neoceniteľných výhod. Jednou z fascinujúcich oblastí štúdia v rámci biodiverzity je skúmanie mikrobiálneho života v hypersalinných prostrediach, ktoré sa vyznačujú vysokou koncentráciou soli, ako sú soľné bane, soľné pramene atď. a vyskytujú sa tu baktérie schopné prežiť a prosperovať vo vysokých koncentráciách soli. Ich pozoruhodná schopnosť tolerovať soľ už viedla k objavu niekoľkých biotechnologických aplikácií. Cieľom projektu je kultivačné štúdium bakteriálnej diverzity v hypersalinných prostrediach na Slovensku, fylogenetická a fylogenomická charakterizácia získaných izolátov a analýza ich biotechnologického potenciálu (produkcia extrémozýmov, ako sú amylázy, proteázy a lipázy, ktoré môžu fungovať v vysoké koncentrácie solí, výroba bioplastov). Okrem ich potenciálnych biotechnologických aplikácií prinesie štúdium hypersalinných prostredí a mikrobioty, ktorá sa v nich nachádza, cenné poznatky o základných princípoch vývoja života, jeho odolnosti a diverzity na Zemi.
Cieľom projektu je štúdium biodiverzity bakteriálnej mikrobioty vybraných hypersalinných prostredí na Slovensku a analýza potenciálneho biotechnologického využitia tejto mikrobioty
Gerday, C., & Glansdorff, N. (2007). Physiology and biochemistry of extremophiles. ASM press. Papke, RT, Oren A (Eds) Halophiles: Genetics and Genomes. Caister Academic Press 2014, 216 p., ISBN: 978-1-908230-65-2. Fred A Rainey: Extremophiles. Methods in Microbiology, Vol . 35. Elsevier Ltd. 2006, ISBN: 9780125215367, 838 pp.
zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Diverzita, ekológia a evolúcia jaskynných chrobákov (Coleoptera: Carabidae) Gruzínska
Z gruzínskych jaskýň je doteraz známych celkovo 17 druhov chrobákov čeľade Carabidae, z toho šesť rodov endemických troglobiotických druhov. Vo všeobecnosti je diverzita jaskynnej fauny v Gruzínsku podhodnotená, keďže biologicky preskúmaných je len 12 % z približne 1500 krasových jaskýň. Preto je mnoho bezstavovcov ešte neobjavených, vrátane Coleoptera. Okrem toho stále chýbajú údaje o DNA na odhalenie fylogenézy línií a evolúcie chrobákov v gruzínskych jaskyniach. Chýbajú aj podrobné štúdie o ekológii živočíchov prispôsobených jaskyniam v Gruzínsku. Jedným z cieľov práce je odhaliť potenciálny vplyv manažmentu a turistických aktivít na spoločenstvá bezstavovcov prehliadkových jaskýň s osobitným zreteľom na Coleoptera.
1. Zachytiť diverzitu gruzínskych jaskynných chrobákov čeľade Carabidae (Trechini) pomocou integratívneho taxonomického prístupu (kombinácia morfologických a molekulárnych znakov); 2. odhaliť fylogenézu a fylogeografiu gruzínskych jaskynných chrobákov na základe analýzy mitochondriálnych (16S, COI) a jadrových (28S) génov; 3. zhodnotiť potenciálny vplyv antropogénnych aktivít v turisticky sprístupnených jaskyniach na spoločenstvá bezstavovcov.
Beebee, T,, Rowe, G., 2008: An introduction to molecular ecology. Oxford University Press Culver, D.C., Pipan, T., 2009: The biology of caves and other subterranean habitats. Oxford University Press, 256 pp. Moldovan, O.T., Kováč, Ľ., Halse, S., 2018. Cave Ecology. Ecological Studies. Springer, 235, 545 pp. Lomolino, M.V., Riddle, B.R., Whittaker, R.J., 2017: Biogeography: biological diversity across space and time. 5th edition, Sinauer Associates Hopkin, S. P., 1997: Biology of the springtails (Insecta: Collembola). Oxford University Press White, W.B., Culver, D.C., Pipan, T., 2019: Encyclopedia of caves. 3rd edition. Academic Press, 1250 pp.
molekulárna cytológia a genetika (MCGdAj)
Využitie nanočastíc v modulácii hydrofóbneho charakteru a terapeutického potenciálu vybraných sekundárnych metabolitov prírodného pôvodu
V posledných rokoch sa dosiahol pozoruhodný pokrok smerom k aplikácii nanočastíc (NPs) ako nového prístupu v liečbe nádorových ochorení. Systémy dodávania liečiv na báze NPs ponúkajú mnoho výhod oproti konvenčným formám, vrátane zvýšenej účinnosti a zníženej systémovej toxicity. Medzi kľúčové výhody NPs patrí zvýšená rozpustnosť vo vode, zvýšená biologická dostupnosť a polčas rozpadu v plazme ako aj jednoduchosť povrchovej modifikácie pomocou ligandov. Odhaduje sa, že viac ako polovica bežných chemoterapeutických liekov sú prírodné zlúčeniny alebo ich syntetické deriváty. Perspektívnou prírodnou zlúčeninou s protinádorovou aktivitou je hyperforín, floroglucinol produkovaný niektorými rastlinami rodu Hypericum, najmä ľubovníkom bodkovaným (Hypericum perforatum L.). Hyperforín je však lipofilná zlúčenina so zlou rozpustnosťou a stabilitou vo vodných roztokoch. Hypericín je ďalší sekundárny metabolit syntetizovaný prevažne rastlinami rodu Hypericum. Okrem aktivity v tmavých podmienkach je hypericín známy predovšetkým svojimi vynikajúcimi fotosenzitívnymi vlastnosťami využiteľnými vo fotodynamickej terapii (PDT) a diagnostike (PDD). Avšak aj taký sľubný liečebný prístup, akým je PDT sprostredkovaná hypericínom, má svoje nevýhody. Súvisia s hydrofóbnym charakterom hypericínu, ktorý obmedzuje využitie jeho plného terapeutického potenciálu. Cieľom dizertačnej práce bude zistiť stabilitu NPs, tolerovateľnosť NPs zdravými bunkami a úspešnosť konjugácie NPs s rastlinnými metabolitmi, prostredníctvom stanovenia ich vnútrobunkovej akumulácie a analýzy potenciálneho protinádorového účinku s využitím ľudských nádorových bunkových línií hrubého čreva a mikronádorov vytvorených na chorioalantoickej membráne aviárneho embrya prepelice japonskej.
Cieľom dizertačnej práce bude zistiť stabilitu NPs, tolerovateľnosť NPs zdravými bunkami a úspešnosť konjugácie NPs s rastlinnými metabolitmi, prostredníctvom stanovenia ich vnútrobunkovej akumulácie a analýzy potenciálneho protinádorového účinku s využitím ľudských nádorových bunkových línií hrubého čreva a mikronádorov vytvorených na chorioalantoickej membráne aviárneho embrya prepelice japonskej.
1. Sharma K. S., Chiang Y. L., Hamblin R. M. Photodynamic therapy with fullerenes in vivo: reality or a dream? Nanomedicine (Lond.), 2011, 6, p. 1813-1825. 2. Huang Y-Y., Sharma K. S., Dai T., Chung H., Yaroslavsky A., Garcia-Diaz M., Chang J., Chiang Y. L., Hamblin R. M. Can nanotechnology potentiate photodynamic therapy? Nanotechnology Reviews, 2012, 1, p. 111-146. 3. Gurunathan S., Kang M-H., Qasim M., Kim J-H. Nanoparticle-Mediated Combination Therapy: Two-in-One Approach for Cancer. International Journal of Molecular Sciences, 2018, 19, 3264, p. 1-37. 4. Šemeláková M., Mikeš J., Jendželovský R., Fedoročko P. The pro-apoptotic and anti-invasive effects of hypericin-mediated photodynamic therapy are enhanced by hyperforin or aristoforin in HT-29 colon adenocarcinoma cells. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2012, 117, p. 115-125. 5. Jendželovská Z., Jendželovský R., Kuchárová B., Fedoročko P. Hypericin in the light and in the dark: two sides of the same coin. Frontiers in Plant Science, 2016, 7, p. 1-20. 6. Jendželovský R., Jendželovská Z., Kuchárová B., Fedoročko P. Breast cancer resistance protein is the enemy of hypericin accumulation and toxicity of hypericin-mediated photodynamic therapy. Biomedicine and Pharmacotherapy, 2019, 109, p. 2173-2181. 7. Majerník M., Jendželovský R., Babinčák M., Košuth J., Ševc J., Gombalová T. Z., Jendželovská Z., Buríková M., Fedoročko P. Novel insights into the effect of hyperforin and photodynamic therapy with hypericin on chosen angiogenic factors in colorectal micro-tumors created on chorioallantoic membrane. International Journal of Molecular Sciences, 2019, 20, 3004, p. 1-24. 8. Majerník M., Jendželovský R., Vargová J., Jendželovská Z., Fedoročko P. Multifunctional Nanoplatforms as a Novel Effective Approach in Photodynamic Therapy and Chemotherapy, to Overcome Multidrug Resistance in Cancer. Pharmaceutics, 2022, 14, 1075.
molekulárna cytológia a genetika (MCGdAj)
Horizontálny prenos génov a jeho význam v adaptácii baktérií na život v extrémnych prostrediach
V procese evolúcie sa baktérie dokázali prispôsobiť širokému spektru environmentálnych podmienok a sú častokrát jedinými formami života prežívajúcimi v extrémnych podmienkach. Pre život v extrémnych prostrediach baktérie vyvinuli viaceré molekulové adaptácie a kódujú gény a génové klastre dovoľujúce im prežívať v týchto podmienkach. Minimálne niektoré z týchto génov sú kódované mobilnými génovými elementmi zabezpečujúcimi ich šírenie v populáciách baktérií. Cieľom projektu je analýza mobilómu extrémnych prostredí a vybraných druhov extrémofilných baktérií s využitím kombinácie genomických a metagenomických prístupov. Genómy vybraných mobilných génových elementov (so zameraním na plazmidy a bakteriofágy) budú analyzované in silico a in vivo s cieľom určiť význam horizontálneho prenosu génov v adaptácii baktérií na život v extrémnych prostrediach.
Analýza mobilómu extrémnych prostredí a vybraných druhov extrémofilných baktérií s využitím kombinácie genomických a metagenomických prístupov s cieľom určiť podiel horizontálneho prenosu génov v adaptácii baktérií na život v extrémnych prostrediach.
Gerday, C., & Glansdorff, N. (2007). Physiology and biochemistry of extremophiles. ASM press. Papke, RT, Oren A (Eds) Halophiles: Genetics and Genomes. Caister Academic Press 2014, 216 p., ISBN: 978-1-908230-65-2. Fred A Rainey: Extremophiles. Methods in Microbiology, Vol . 35. Elsevier Ltd. 2006, ISBN: 9780125215367, 838 pp.
molekulárna cytológia a genetika (MCGd)
Horizontálny prenos génov a jeho význam v adaptácii baktérií na život v extrémnych prostrediach
V procese evolúcie sa baktérie dokázali prispôsobiť širokému spektru environmentálnych podmienok a sú častokrát jedinými formami života prežívajúcimi v extrémnych podmienkach. Pre život v extrémnych prostrediach baktérie vyvinuli viaceré molekulové adaptácie a kódujú gény a génové klastre dovoľujúce im prežívať v týchto podmienkach. Minimálne niektoré z týchto génov sú kódované mobilnými génovými elementmi zabezpečujúcimi ich šírenie v populáciách baktérií. Cieľom projektu je analýza mobilómu extrémnych prostredí a vybraných druhov extrémofilných baktérií s využitím kombinácie genomických a metagenomických prístupov. Genómy vybraných mobilných génových elementov (so zameraním na plazmidy a bakteriofágy) budú analyzované in silico a in vivo s cieľom určiť význam horizontálneho prenosu génov v adaptácii baktérií na život v extrémnych prostrediach.
Analýza mobilómu extrémnych prostredí a vybraných druhov extrémofilných baktérií s využitím kombinácie genomických a metagenomických prístupov s cieľom určiť podiel horizontálneho prenosu génov v adaptácii baktérií na život v extrémnych prostrediach.
Gerday, C., & Glansdorff, N. (2007). Physiology and biochemistry of extremophiles. ASM press. Papke, RT, Oren A (Eds) Halophiles: Genetics and Genomes. Caister Academic Press 2014, 216 p., ISBN: 978-1-908230-65-2. Fred A Rainey: Extremophiles. Methods in Microbiology, Vol . 35. Elsevier Ltd. 2006, ISBN: 9780125215367, 838 pp.
fyziológia rastlín (FRd)
Charakteristika chemických a biologických vlastností vybraných sekundárnych metabolitov z lišajníka Ophioparma ventosa.
Vďaka rozličným biologickým aktivitám si prírodné látky v posledných desaťročiach získali pozoronosť výskumníkov. Lišajníky v tomto smere nie sú výnimkou, pretože tvoria zdroj mnohých bioaktívnych látok a ich výnam v ľudovom liečiteľstve je nesporný. V tejto dobe sa však presúva ich postavenie z ľudového liečiteľstva, kde boli používané ich extrakty, k hľadaniu bioaktívnej látky a mechanizmu daného účinku. Lišajníky sú na izoláciu sekundárnych metabolitov veľmi vhodným adeptom. Sú známe práve ich vysokými obsahmi a kým niektoré metabolity je možno ľahko získať v dobrých množstvách jednoduchou rekryštalizáciou extraktu, tie zaujímavejšie však na separáciu vyžadujú použitie sofistikovanejších chromatografických metód. Depsidy a depsidóny predstavujú dve významné skupiny sekundárnych metabolitov, ktoré sa vyskytujú takmer výhradne iba v rámci lišajníkov. Zároveň už boli zaznamenané viaceré predbežné úspechy v testovaní ich biologického potenciálu. Prehĺbovanie vedomostí o účinkoch, ktoré tieto látky majú na ľudské bunky je nevyhnutným krokom v smere k ich možnej aplikácii vo farmaceutickom priemysle. Lišajník Ophioparma ventosa predstavuje kozmopolitný druh lišajníka, ktorý obsahuje majoritné sekundárne metabolity akými sú kyselina usnová, thamnolová divarikatová či haemoventozín. Tento druh bol vybraný vďaka svojmu známemu chemickému obsahu a dostupnosti vhodnej biomasy. Biologické účinky kyseliny usnovej sú dobre preskúmané no o ostatných látkach sú známe ojedinele skríningy. Mechanizmus účinku týchto látok je stále enigmatický.
Cieľom dizertačnej práce bude vypracovanie postupov pre izoláciu kľúčových sekundárnych metabolitov z lišajníka Ophioparma ventosa. Ďalším cieľom budú testy stability izolovaných látok, f ako aj fyzikálno-chemické vlastnosti. Po úspešnej fytochemickej analýze budú prebiehať testy biologických vlastností sekundárnych metabolitov na bunkových líniach in vitro.
odborné články v databázach Web of Science a Scopus
fyziológia rastlín (FRd)
Chemická komunikácia lišajníkov a machorastov.
Machy a lišajníky často zdieľajú svoje mikrobiotopy, ktoré trpia rovnakými zmenami prostredia, t. j. biotické aj abiotické interakcie. V tejto problematike by sme sa zamerali na vzťah medzi vybranými druhmi machov a lišajníkov a cieľom by bolo zistiť, ako komunikujú chemicky. Existuje veľa zložených interakčných typov, ale našim cieľom by bolo vysvetliť, ako mach reaguje na prítomnosť určitých lišajníkov vrátane vývojových, biochemických, fyziologických a chemických zmien. Cieľom štúdia budú aj alelopatické účinky lišajníkov na klíčenie spór machov. Očakávané výsledky sú založené na hypotéze, že náprotivky budú mať pravdepodobne špecifické interakcie, pozitívne aj negatívne. V ďalšom kroku štúdia sa bude analyzovať prekrývanie podobných interakcií, aby sa špecifikoval mechanizmus zahrnutý v párových vzťahoch a zlúčeniny zahrnuté v jemnej chemickej komunikácii medzi testovanými druhmi machov a lišajníkov.
Cieľom dizertačnej práce je štúdium interakcií medzi lišajníkmi a machmi na úrovni chemickej komunikácie. Ďalším cieľom tejto práce je prehĺbenie vedomostí a poznatkov v oblasti alelopatie medzi týmito silnými skupinami kryptogamov. Štúdium mechanizmov adaptácie a reakcie na chemickej úrovni bude tiež predmetom štúdia v tejto téme.
odborné články z databázy web of science a scopus
zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Chronofyziológia zuboviny a kostného tkaniva stavovcov
Predošlý výskum odhalil, že formovanie kostrových tkanív môžu determinovať biologické rytmy vrátane sezónnych rytmov, a citlivá reakcia na rôzne stresové podnety a klimatické udalosti. Jednotlivé vrstvy zuboviny (dentínu) majú kratšiu periodicitu (napr. v hodinách/dňoch), zatiaľčo formovanie kompaktnej kosti je obvykle prerušené rastovými, napríklad ročnými prstencami, prípadne tieto rastové prerušenia chýbajú. Spôsob akým tieto dve odlišné tkanivá reagujú na rovnaké podnety u studenokrvných a teplokrvných štvornožcov ostáva nejasný pokiaľ ide o trojrozmernú kvantifikáciu vývojových zmien v priebehu miliónov rokov. Tento projekt je predovšetkým zameraný na obojživelníky a plazy (vrátane vtákov). Zobrazovacie štúdium zahŕňa dva prístupy: semi-invazívnu prípravu fyzických tenkostenných rezov a neinvazívnu mikrotomografiu (klasickej a synchrotrónovej povahy); výsledky zobrazenia spracuje študent pomocou metodiky geometrickej tomografie a bioštatistických postupov. Naším cieľom je určiť významné korelácie medzi osteo-fyziológiou a behaviorálnymi špecializáciami na širokej interdisciplinárnej platforme.
1. získať vzorky zubných a kostných tkanív modelových živočíchov a preparácia týchto vzoriek pre ďalšie experimentálne spracovanie (predpokladá sa účasť na expedíciach v zahraničí); 2. pripraviť skeny uvedených vzoriek s použitím konvenčnej a synchrotrónovej mikrotomografie; 3. vytvoriť morfologicky presné 3D modely na základe synchrotrónových skenov a zmerať kvantitatívne charakteristiky zuboviny a kompaktnej kosti; 4. pripraviť dvojrozmerné fyzické rezy z naskenovaných vzoriek; 5. zobraziť a zmerať periodické mikroštruktúry na 2D rezoch; 6. popísať všetky detekovateľné typy chronofyziologických variácií u modelových organizmov a porovnať ich použitím geometrickej morfometriky a bioštatistických nástrojov; a 7. formulovať evolučnú predstavu o chronofyziologických inováciach, ktoré sa objavili so vznikom mezotermných a endotermných amniotov. Tento výskum bude financovaný z grantu APVV-21-0319 a ďalších súvisiacich synchrotrónových grantov.
de Buffrénil, V., Quilhac, A., Castanet, J. 2021. Cyclical Growth and Skeltochronology. In: Vertebrate Skeletal Histology and Paleohistology: de Buffrénil, V., de Ricqlés, A. J., Zylberberg, L., Padian, K. (eds.), 626-644, Taylor & Francis, CRC Press. Kear, B., Larrson, D., Lindgren, J., Kundrát, M. 2017. Exceptionally prolonged tooth formation in elasmosaurid plesiosaurians. Plos ONE 12(2): e0172759. Kundrát, M., Horváth, D., Wang, Z., Wang, X. 2024. Developmental distribution of osteocyte lacunae in the limb bone cortex of Musivavis amabilis with a review of bone microstructure adaptations in Enantiornithes. Cretaceous Research 158: 105839. Tafforeau, P., Smith, T. M. 2008. Nondestructive imaging of hominoid dental microstructure using phase contrast x-ray synchrotron microtomography. Journal of Human Evolution 54(2): 272-278. Varricchio, D., Kundrát, M., Hogan, J. 2018. Intermediate incubation period in a theropod dinosaur consistent with primitive brooding. Scientific Reports 8: 12454. Woodward, H. N., Padian, K., Lee, A. H. 2013. Skeletochronology. In: Bone Histology of Fossil Tetrapods: Advancing Methods, Analysis, and Interpretation: Padian, K., Lamm, E-T. (eds.), 195-215, University of California Press.
molekulárna cytológia a genetika (MCGd)
Identifikácia signálnych mechanizmov zodpovedných za indukciu angiogénneho stimulu po aplikácii hyperforínu
Poznanie vlastností nádorových buniek, resp. poznanie vlastností konkrétnych populácií nádorových buniek predstavuje esenciu pre voľbu vhodnej protinádorovej terapie. Jednou z takýchto esencií je skutočnosť, že koncentrácia protónov v nenádorových bunkách je mierne vyššia v cytosóle (pH ~ 7.2) ako v extracelulárnom priestore (pH ~ 7.4). Naopak, intracelulárny priestor nádorových buniek je zásaditejší (pH ~ 7.4) a extracelulárny priestor je značne okyslený (pH ~ 6.8). Alkalizácia cytosólu podporuje bunkové delenie, chráni pred apoptózou a napomáha indukcii neo-vaskularizácie nádoru prostredníctvom expresie rastových faktorov, akým je napríklad vaskulárny endotelový rastový faktor (VEGF). Látky prírodného pôvodu, ktoré dokážu ovplyvňovať pH buniek, označujeme ako protonofóry. Jedným z významných protonofórov je aj hyperforín. Výsledky doterajšieho výskumu poukazujú na jeho významné proapoptotické vlastnosti pre širokú škálu nádorových buniek. Naše nedávne zistenia však upozorňujú na to, že hyperforín môže v subpopulácii buniek prežívajúcich jeho vplyv indukovať angiogénny stimul. Cieľom dizertačnej práce bude objasniť mechanizmus indukcie angiogénneho stimulu hyperforínom. Okrem toho je známe, že rovnaké signálne dráhy, ktoré indukujú angiogénny stimul, môžu byť zapojené aj do patologickej regulácie pH v nádoroch a tak zvyšovať ich malígne charakteristiky, na základe čoho možno predpokladať, že hyperforín je potenciálne zapojený do indukcie a zvýšenej expresie iónových kanálov a karboxylových anhydráz.
Cieľom dizertačnej práce bude objasniť mechanizmus indukcie angiogénneho stimulu hyperforínom. Okrem toho je známe, že rovnaké signálne dráhy, ktoré indukujú angiogénny stimul, môžu byť zapojené aj do patologickej regulácie pH v nádoroch a tak zvyšovať ich malígne charakteristiky, na základe čoho možno predpokladať, že hyperforín je potenciálne zapojený do indukcie a zvýšenej expresie iónových kanálov a karboxylových anhydráz.
1. White, K.A.; Grillo-Hill, B.K.; Barber, D.L. Cancer cell behaviors mediated by dysregulated pH dynamics at a glance. J. Cell Sci. 2017, 130, 663–669, doi:10.1242/jcs.195297. 2. Majerník, M.; Jendželovský, R.; Babinčák, M.; Košuth, J.; Ševc, J.; Tonelli Gombalová, Z.; Jendželovská, Z.; Buríková, M.; Fedoročko, P. Novel Insights into the Effect of Hyperforin and Photodynamic Therapy with Hypericin on Chosen Angiogenic Factors in Colorectal Micro-Tumors Created on Chorioallantoic Membrane. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 3004, doi:10.3390/ijms20123004. 3. Šemeláková, M.; Mikeš, J.; Jendželovský, R.; Fedoročko, P. The pro-apoptotic and anti-invasive effects of hypericin-mediated photodynamic therapy are enhanced by hyperforin or aristoforin in HT-29 colon adenocarcinoma cells. J. Photochem. Photobiol. B Biol. 2012, 117, 115–125, doi:10.1016/j.jphotobiol.2012.09.003. 4. Daniel, C.; Bell, C.; Burton, C.; Harguindey, S.; Reshkin, S.J.; Rauch, C. The role of proton dynamics in the development and maintenance of multidrug resistance in cancer. Biochim. Biophys. Acta - Mol. Basis Dis. 2013, 1832, 606–617, doi:10.1016/j.bbadis.2013.01.020. 5. Leslie, T.K.; James, A.D.; Zaccagna, F.; Grist, J.T.; Deen, S.; Kennerley, A.; Riemer, F.; Kaggie, J.D.; Gallagher, F.A.; Gilbert, F.J.; et al. Sodium homeostasis in the tumour microenvironment. Biochim. Biophys. Acta - Rev. Cancer 2019, 1872, 188304, doi:10.1016/j.bbcan.2019.07.001. 6. McIntyre, A.; Patiar, S.; Wigfield, S.; Li, J. -l.; Ledaki, I.; Turley, H.; Leek, R.; Snell, C.; Gatter, K.; Sly, W.S.; et al. Carbonic Anhydrase IX Promotes Tumor Growth and Necrosis In Vivo and Inhibition Enhances Anti-VEGF Therapy. Clin. Cancer Res. 2012, 18, 3100–3111, doi:10.1158/1078-0432.CCR-11-1877. 7. Stevens, J.F.; Revel, J.S.; Maier, C.S. Mitochondria-Centric Review of Polyphenol Bioactivity in Cancer Models. Antioxid. Redox Signal. 2018, 29, 1589–1611, doi:10.1089/ars.2017.7404. 8. Quiney, C.; Billard, C.; Faussat, A.M.; Salanoubat, C.; Ensaf, A.; Naït-Si, Y.; Fourneron, J.D.; Kolb, J.-P. Pro-apoptotic properties of hyperforin in leukemic cells from patients with B-cell chronic lymphocytic leukemia. Leukemia 2006, 20, 491–497, doi:10.1038/sj.leu.2404098. 9. Quiney, C.; Billard, C.; Kolb, J.-P.; Fourneron, J.-D.; Mirshahi, P. Hyperforin inhibits MMP-9 secretion by B-CLL cells and microtubule formation by endothelial cells. Leukemia 2006, 20, 583–589, doi:10.1038/sj.leu.2404134. 10. Tassone, E.; Maran, C.; Masola, V.; Bradaschia, A.; Garbisa, S.; Onisto, M. Antidepressant hyperforin up-regulates VEGF in CNS tumour cells. Pharmacol. Res. 2011, 63, 37–43, doi:10.1016/j.phrs.2010.09.005.
zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Mechanizmy endogénnej regenerácii miechy po jej úrazovom poranení
Viaceré experimentálne techniky, ktoré viedli k zlepšeniu neurologickej funkcie po poranení miechy sa nepreniesli do klinickej praxe. Preto, lepšie porozumenie molekulárnych a bunkových mechanizmov, ktoré zlepšujú funkčnú regeneráciu miechy po jej úraze, môže uľahčiť prenos úspešných experimentálnych poznatkov do kliniky. Práca sa bude sústreďovať na podporné bunky nervového tkaniva, ktoré po úraze zvýšene produkujú Neurón/ Glia 2 (NG2) proteoglykán. Kedy, kde, a ktoré NG2 pozitívne typy buniek reagujú na poranenie miechy a ako ich je možné farmakologicky ovplyvňovať sa bude hodnotiť po lokálnej neuroregeneračne úspešnej (avšak invazívnej) technike a po systémovej bunkovo-selektívnej liečbe. Odpoveď NG2+ typov buniek na odlišné liečby, ktoré ich dokážu ovplyvniť, bude hodnotená bunkovo-špecifickými a funkčnými technikami.
Odkrytie mechanizmov, ktoré blokujú alebo podporujú funkčnú obnovu tkaniva po traumatickom poranení miechy. 2) Ukázať či menej invazívna avšak bunkovo-selektívna liečba môže nahradiť experimentálne úspešnú lokálnu techniku.
Kucharova K, Stallcup WB. 2017. Distinct NG2 proteoglycan-dependent roles of resident microglia and bone marrow-derived macrophages during myelin damage and repair. PLoS One 12(11): e0187530. doi: 10.1371/journal.pone.0187530. eCollection, PMID: 29095924 Kucharova K, Stallcup WB. 2015. NG2-proteoglycan-dependent contributions of oligodendrocyte progenitors and myeloid cells to myelin damage and repair. J Neuroinflammation 12:161. doi: 10.1186/s12974-015-0385-6. PMID: 26338007 Bradbury EJ and Burnsid ER. 2019. Moving beyond the glial scar for spinal cord repair. Nature communications 10:3879 Alizadeh A, Dyck SM, and Karimi-Abdolrezaee S. 2019. Traumatic Spinal Cord Injury: An Overview of Pathophysiology Models and Acute Injury Mechanisms. Front Neurol. 10: 282. PMCID: PMC6439316, PMID: 30967837 Hu X, Xu W, Ren Y, Wang Z,He X, Huang R, Ma B, Zhao J, Zhu R, Cheng L. 2023. Spinal cord injury: molecular mechanisms and therapeutic interventions. Signal Transduct Target Ther. 26;8(1):245. doi: 10.1038/s41392-023-01477-6. PMID: 37357239
fyziológia rastlín (FRd)
Mezozoické palynomorfy v kontexte evolúcie bioty Laurázie.
Krieda bola kritickým obdobím v histórii biogeografie Zeme. Až do kriedy boli svetové pevniny zhromaždené ako jediný superkontinent Pangea, ale táto pevnina sa začala rozpadať, čo bolo prvým krokom k usporiadaniu kontinentov v modernom svete. Kontinentálna fragmentácia bola rozhodujúca v evolúcii života, pretože flóra a fauna sa vyvinuli, aby sa stali endemickými, jedinečnými pre ich vlastný kontinent. Meniace sa prostredie a podnebie spôsobili kľúčové diverzifikácie rôznych moderných skupín organizmov. Dizertačná práca má na základe štúdia mezozoických palynomorf získaných z paleovzoriek z Centrálnej Ázie charakterizovať biodiverzitu vegetačného krytu lokalít výskytu vtedajších dinosuarov a iných plazov, ako aj cicavcov a vtákov. Na základe analýzy zloženia mezozoickej vegetácie prispeje k ekofyziologickej charakteristike prostredia, ktoré vplývalo na evolúciu a trofické vzťahy v rámci bioty Laurázie. Hlavnou náplňou práce bude izolácia a následná identifikácia palynomorf zo sedimentov Centrálnej Ázie a ich charakteristika v rámci širšie koncipovaného projektu venovaného pochopeniu evolúcie bioty a klímy vtedajšieho obdobia.
1. Charakterizácia biodiverzity vybraných vzoriek mezozoickej flóry Laurázie. 2. Na základe analýzy zloženia mezozoickej vegetácie prispieť k ekofyziologickej charakteristike prostredia, ktoré vplývalo na evolúciu a trofické vzťahy v rámci bioty Laurázie.
1. Taylor E., Taylor T., Krings M.: Paleobotany. The Biology and Evolution of Fossil Plants. 2nd Ed., 1252 pp. - Academic Press, 2008. 2. Traverse A.: Paleopalynology: Second Edition (Topics in Geobiology, 28) 2nd Ed. - Springer, 2007. 3. Aktuálne články k téme v časopisoch evidovaných vo WOS a SCOPUS.
zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Molekulárno-biologická analýza mechanizmu ischemickej tolerancie pri zmierňovaní následkov cievnej mozgovej príhody formou kondicionovania
Rozpoznanie mechanizmov aktivácie neuroprotektivity po ischemickom poškodení mozgu na molekulovej úrovni je nevyhnutné pre pochopenie tohto procesu. Vieme, že periférna krv veľmi citlivo a špecificky reflektuje zmeny expresie ako génov, tak aj proteínov v mozgu.
1) Identifikovať potenciálne markery (génové/proteínové) aktivácie ischemickej tolerancie. 2) Zatriedenie a špecifikácia génov aj proteínov v ich signálnych dráhach s vytvorením reakčnej mapy molekulových kaskád špecifických pre mechanizmus ischemickej tolerancie vo vzorkách krvi človeka a na potkaňom modeli.
Yunoki, Masatoshi, et al. "Ischemic tolerance of the brain and spinal cord: a review." Neurologia medico-chirurgica 57.11 (2017): 590-600. Zhao, Wenbo, et al. "Remote ischemic conditioning: challenges and opportunities." Stroke 54.8 (2023): 2204-2207. Furman, Marek, et al. "Quantitative analysis of selected genetic markers of induced brain stroke ischemic tolerance detected in human blood." Brain Research 1821 (2023): 148590. Bonova, Petra, et al. "Blood cells serve as a source of factor‐inducing rapid ischemic tolerance in brain." European Journal of Neuroscience 44.11 (2016): 2958-2965. Furman, Marek, et al. "Modifications of gene expression detected in peripheral blood after brain ischemia treated with remote postconditioning." Molecular Biology Reports (2022): 1-9.
fyziológia rastlín (FRd); fyziológia rastlín (FRd)
Multiplikácia genómu v morfogenéze rastlín a s ňou asociovaná dynamika zmien na úrovni buniek a pletív.
Multiplikácia genómu, alebo endopolyploidizácia, predstavuje opakované zdvojenie celého jadrového genómu bunky alebo len jeho časti a je jedným z mechanizmov zmeny ploidnej úrovne na bunkovej úrovni. Vedie k vzniku polyploidných buniek a vyskytuje sa počas morfogenézy, t.j. diferenciácie rôznych orgánov rastlín. Úroveň endopolyploidie je výsledkom interakcie viacerých faktorov ako sú systematická pozícia rastlinného druhu, ploidná úroveň, veľkosť genómu a štádium vývinu rastlín, typ pletív a orgánov a environmentálne podmienky. Zvýšená úroveň endopolyploidie je typická pre bunky fyziologicky aktívnych pletív (napr. listový mezofyl, endosperm, klíčne listy, tapetum), ako aj pre bunky, ktorých diferenciácia vyžaduje urýchlenie bunkového rastu (napr. trichómy, bunky vodivých pletív, bunky perikarpu). Endopolyploidia je fylogeneticky podmienená a je častá aj v ekonomicky významných čeľadiach krytosemenných rastlín, ako sú Fabaceae, Brassicaceae, Solanaceae alebo Orchidaceae. Doterajšie poznatky o zmenách endopolyploidie v rastlinných bunkách a s nimi spojenou variabilitou v raste buniek a orgánov sú skôr kusé, získané štúdiom predovšetkým modelového druhu Arabidopsis thaliana. Ohromná taxonomická a morfologická diverzita krytosemenných rastlín predstavuje neprebádaný zdroj vhodných modelov pre štúdium morfogenézy spojenej s endopolyploidiou indukovanými zmenami na úrovni buniek a pletív. Štúdium nových modelových rastlín a objektov (buniek, pletív a orgánov) odlišných od A. thaliana prinesie nové poznatky a lepšie pochopenie úlohy endopolyploidie v morfogenéze rastlín. Doktorand bude mať k dispozícii širokú paletu výskumných objektov, ktorých morfogenéza doteraz nebola študovaná s ohľadom na variabilnú úroveň endopolyploidie. Cieľom dizertačnej práce bude charakterizovať úroveň endopolyploidie a morfologické zmeny na úrovni buniek a pletív počas morfogenézy i) stresom indukovaných patologicky zmenených rastlinných orgánov, ii) variabilných morfotypov normálne sa vyvýjajúcich orgánov vo vybraných modelových druhoch polysomatických krytosemenných rastlín (napr. rody Brassica, Solanum a iné.). Počas štúdia si doktorand osvojí viaceré výskumné metódy, napr. prietoková cytometria, DIC a fluorescenčná mikroskopia, histochemické metódy alebo biologické 3D konfokálne zobrazovacie techniky. Študent má možnosť absolvovať zahraničnú stáž, počas ktorej bude môcť využiť pokročilé zobrazovacie techniky vo svojom výskume.
Cieľom dizertačnej práce bude charakterizovať úroveň endopolyploidie a morfologické zmeny na úrovni buniek a pletív počas morfogenézy i) stresom indukovaných patologicky zmenených rastlinných orgánov, ii) variabilných morfotypov normálne sa vyvýjajúcich orgánov vo vybraných modelových druhoch vybraných polysomatických krytosemenných rastlín.
Harline K & Roeder AHK. 2023. An optimized pipeline for live imaging whole Arabidopsis leaves at cellular resolution. Plant Methods. 19. Maluszynska J, Kolano B, Sas-Nowosielska H. 2013. Endopolyploidy in plants. In: Leitch IJ, Greilhuber J, Wendel J, eds. Plant genome diversity vol. 2: physical structure, behaviour and evolution of plant genomes. Wien, Austria: Springer-Verlag, 101. Moreno S, Canales J, Hong L, Robinsin D, Roeder AHK, Gutiérrez RA. 2020. Nitrate defines shoot size through compensatory roles for endoreplication and cell division in Arabidopsis thaliana. Current Biology 30:1988–2000. Pacey EK, Maherali H, Husband BC. 2022. Polyploidy increases storage but decreases structural stability in Arabidopsis thaliana. Current Biology 32:4057–4063.e3. Robinson DO, Coate JE, Singh A, Hong LL, Bush M, Doyle JJ, Roeder AHK. 2018. Ploidy and size at multiple scales in the Arabidopsis sepal. The Plant Cell 30:2308–2329. Van de Peer Y, Ashman TL, Soltis PS, Soltis DE. 2021. Polyploidy: an evolutionary and ecological force in stressful times. The Plant Cell 33:11–26.
molekulárna cytológia a genetika (MCGdAj)
Výskyt, regulácia, selekcia a vzájomná komunikácia endofytov zástupcov rodu Hypericum pre biosynthézu antrachinónov in-situ.
Hypericum perforatum a príbuzné druhy sú rezervoárom farmakologicky dôležitých sekundárnych metabolitov, medzi ktoré možno zaradiť známy antrachinón hypericín s antineoplastickými, fotodynamickými, antivírusovými a antibakteriálnymi účinkami. Endofytické mikroorganizmy, ktoré kolonizujú vnútorné pletivá rastlín často prispievajú k metabolickým funkciám hostiteľa a chránia rastliny pred škodcami a chorobami. Avšak precízna úloha endofytov a molekulové a chemické základy interakcií v zástupcoch rodu Hypericum nie sú objasnené. Cieľom tejto práce je využitie zástupcov rodu Hypericum ako modelového systému na štúdium endofytickej kolonizácie in situ z hľadiska vplyvu na signálne dráhy komplexu rastlina-mikroorganizmy, fytohormóny, interakcie miRNA a komunikačné stratégie, ako je kvórum pre tvorbu kolónií, ako aj komunikácia s endofytmi v rôznych tkanivách a orgánoch, napr. v tmavých noduloch s akumuláciou hypericínu. Štúdium sa zameria predovšetkým na vplyv endofytov na in-situ tkanivovo/orgánovo špecifickú biosyntézu antrachinónov, ako je hypericín, ako aj chemických obranných línií na ochranu hostiteľa a samotných endofytov pred inváziou fytopatogénov. Objektom výskumu budú rastliny z vonkajších podmienok, ako aj sterilné rastliny pestované v laboratórnych podmienkach, semená získané z materských rastlín počas fázy výsevu, klíčenia semien až po založenie sadeníc alebo dcérskych rastlín. Celkovo sa bude študovať interakcia rastlina-endofyt od klíčenia počas celého vegetatívneho a generatívneho štádia rastlín Hypericum na genomickej, transkriptomickej a metabolomickej úrovni s cieľom pochopiť úlohu endofytov v biosyntéze antrachinónov v rode Hypericum.
Cieľom tejto práce je využitie zástupcov rodu Hypericum ako modelového systému na štúdium endofytickej kolonizácie in situ z hľadiska vplyvu na signálne dráhy komplexu rastlina-mikroorganizmy, fytohormóny, interakcie miRNA a komunikačné stratégie, ako je kvórum pre tvorbu kolónií, ako aj komunikácia s endofytmi v rôznych tkanivách a orgánoch.
Vedecké publikácie.
zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Ovplyvnenie fyziologického statusu plazov parazitárnou infekciou
Voľne žijúce plazy sú často infestované rôznymi druhmi parazitov a následne infikované vektormi prenášanými patogénmi, avšak efekt tejto infekcie na fyziologické ukazovatele a zdravotný stav hostiteľa zatiaľ nie je dostatočne preskúmaný. Súčasné štúdie sa zväčša zameriavajú na sledovanie druhového zastúpenia a abundancie parazitov. Napriek mohutnej parazitémii je mnohokrát klinická manifestácia u plazov inaparentná, mnohé jedince nevykazujú ani behaviorálne zmeny, prítomnosť parazita by však mal metabolickú odozvu hostiteľského organizmu indukovať. Analýza hematologických a biochemických parametrov prinesie nové poznatky o fungovaní jednotlivých orgánových systémov v podmienkach infikovaného organizmu a prispeje k objasneniu interakcie parazit-patogén-hostiteľ v procese evolúcie u vybraných druhov živočíchov.
- determinácia parazitov a patogénov u voľne žijúcich plazov - analýza hematologických a biochemických ukazovateľov u vybraných voľne žijúcich druhov plazov a ich porovnanie na úrovni infikovaných a neinfikovaných jedincov - sledovanie základných behaviorálnych prejavov plazov s potvrdenými odchýlkami hematolo-gických a biochemických ukazovateľov
Sykes, J. M., & Klaphake, E. (2008). Reptile Hematology. Veterinary Clinics of North America: Exotic Animal Practice, 11(3), 481–500. doi:10.1016/j.cvex.2008.03.005 Jacobson, Elliott R., ed. Infectious diseases and pathology of reptiles: color atlas and text. CRC Press, 2007. Chaleow Salakij, Jarernsak Salakij, Piyawan Suthunmapinunta, and Lawan Chanhome. 2002. “Hematology, Morphology and Ultrastructure of Blood Cells and Blood Parasites from Puff-Faced Watersnakes (Homalopsis Buccata)”. Agriculture and Natural Resources 36 (1). Bangkok, Thailand:35-43. Stacy, N. I., Alleman, A. R., & Sayler, K. A. (2011). Diagnostic Hematology of Reptiles. Clinics in Laboratory Medicine, 31(1), 87–108. doi:10.1016/j.cll.2010.10.006 Jacobson, Elliott R., ed. Infectious diseases and pathology of reptiles: color atlas and text. CRC Press, 2007.
molekulárna cytológia a genetika (MCGdAj)
Rastlinné oktaketidsyntázy
Oktaketidsyntázy (OKSs) sú kľúčovými enzýmami biosyntézy antranoidov. Podľa súčasnej predstavy prvé kroky biosyntézy hypericínu zahŕňajú vznik oktaktidu pomocou OKS; in situ hybridizácia potvrdila expresiu HpPKS2 v sekrečných štruktúrach rastlín rodu Hypericum, v ktorých sa akumulujú hypericíny. Aj keď OKS gény pochádzajúce z viacerých rastlinných rodov boli klonované a funkčne charakterizované, vo väčšine dosiaľ testovaných heterológnych systémoch bola zaznamenaná tvorba lineárnych oktaketidov alebo nesprávne cyklizovaných aromatických polyketidov. V nadväznosti na dosiaľ publikované výsledky štúdií s využitím Arabidopsis thaliana predpokladáme, že použitie vhodného rastlinného modelu pre validáciu HpPKS2 bude príspevkom k objasneniu prvých krokov biosyntézy hypericínu v rastlinách rodu Hypericum.
Cieľom práce je príprava validačného systému a experimentálny dôkaz heterológnej expresie oktaketidsyntáz (OKSs) vedúcich k syntéze metabolitov s funkčnou konformáciou, ktoré sú intermediátmi biosyntetickej dráhy hypericínov.
Relevantná vedecká literatúra, články dostupné zo svetových databáz (WOS, SCOPUS, ...)
molekulárna cytológia a genetika (MCGd)
Rastlinné oktaketidsyntázy
Oktaketidsyntázy (OKSs) sú kľúčovými enzýmami biosyntézy antranoidov. Podľa súčasnej predstavy prvé kroky biosyntézy hypericínu zahŕňajú vznik oktaktidu pomocou OKS; in situ hybridizácia potvrdila expresiu HpPKS2 v sekrečných štruktúrach rastlín rodu Hypericum, v ktorých sa akumulujú hypericíny. Aj keď OKS gény pochádzajúce z viacerých rastlinných rodov boli klonované a funkčne charakterizované, vo väčšine dosiaľ testovaných heterológnych systémoch bola zaznamenaná tvorba lineárnych oktaketidov alebo nesprávne cyklizovaných aromatických polyketidov. V nadväznosti na dosiaľ publikované výsledky štúdií s využitím Arabidopsis thaliana predpokladáme, že použitie vhodného rastlinného modelu pre validáciu HpPKS2 bude príspevkom k objasneniu prvých krokov biosyntézy hypericínu v rastlinách rodu Hypericum.
Cieľom práce je príprava validačného systému a experimentálny dôkaz heterológnej expresie oktaketidsyntáz (OKSs) vedúcich k syntéze metabolitov s funkčnou konformáciou, ktoré sú intermediátmi biosyntetickej dráhy hypericínov.
Relevantná vedecká literatúra, články dostupné zo svetových databáz (WOS, SCOPUS, ...)
zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Spoločenstvá chvostoskokov (Hexapoda, Collembola) jaskynných vchodov a ekofyziologické charakteristiky vybraných druhov v povrchovo-subteránnom systéme
Prírodné mikroklimatické gradienty s charakteristickou teplotnou a vegetačnou inverziou odhaľujú vysokú diverzitu chvostoskokov s výskytom druhov s odlišnou teplotnou toleranciou. Jaskynné vchody predstavujú environmentálne stabilné a heterogénne habitaty charakterizované viac alebo menej výraznými gradientmi prostredia v závislosti od ich topológie a morfológie. Takéto biotopy môžu slúžiť ako dôležité mikrorefúgiá pre endemické a reliktné článkonožce. Diverzita a distribúcia spoločenstiev chvostoskokov budú v závislosti na podmienkach prostredia študované pozdĺž vchodov do jaskýň v širšom geografickom kontexte zahŕňajúcom Západné Karpaty a Balkán. Toto štúdium sa ďalej zameria na sezónne a aklimatizačné vplyvy na tepelnú toleranciu vybraných reliktných taxónov obývajúcich povrchovo-podzemné rozhranie pri vchodoch do jaskýň s využitím moderných morfologických a ekofyziologických metód.
1. Preštudovať diverzitu, štruktúru a ekológiu spoločenstiev Collembola v prostredí mikroklimatických gradientov jaskynných vchodov Západných Karpát a Balkánu. 2. Vyhodnotiť vplyv sezóny a aklimačných teplôt (forma fenotypovej plasticity) na prežívanie Collembola v povrchovo-subteránnych prostredí.
Denlinger, D. L. and R. E. Lee. 2010. Low Temperature Biology of Insects. Cambridge: Cambridge University Press. 390 pp. Kováč, Ľ., Elhottová, D., Mock, A., Nováková, A., Krištůfek, V., Chroňáková, A., Lukešová, A., Mulec, J., Košel, V., Papáč, V., Ľuptáčik, P., Uhrin, M., Višňovská, Z., Hudec, I., Gaál, Ľ., Bella, P., 2014.The cave biota of Slovakia. Speleologia Slovaca 5. State Nature Conservancy SR, Slovak Caves Administration, Liptovský Mikuláš, 192 pp. Margesin R, Schinner F 1999. Cold-Adapted Organisms—Ecology, Physiology, Enzymology and Molecular Biology. Springer-Verlag, Berlin, 416 pp. Moldovan, O.T., Kováč, Ľ., Halse, S., 2018. Cave Ecology. Ecological Studies. Springer, 235, 545 pp. Wallwork, J.A. 1970. Ecology of Soil Animals. McGraw-Hill, England, 283 pp.
fyziológia rastlín (FRd)
Stresové metabolity v rode Lotus a ich význam v odpovedi na stres.
Rastliny v stresových podmienkach vytvárajú sekundárne metabolity, ktoré významnou mierou prispievajú k ich obranyschopnosti. Okrem toho vykazujú často aj antibakteriálne alebo iné biologické účinky, ktoré môžu byť zaujímavé aj farmaceutického, alebo medicínskeho hľadiska. Práca má byť zameraná na výskum biosyntézy a akumulácie flavonoidov a izoflavonoidov v stresových podmienkach v modelovom druhu Lotus japonicus, v odrodách druhu L. corniculatus, ktoré sa pestujú ako krmivo, prípadne aj ďalších druhoch. Látky budú analyzované chomatografickými metódami a identifikované pomocou LC-MS. Bude tiež sledovaná biosyntéza týchto látok na úrovni expresie génov pre biosyntetické enzýmy, alebo transkripčné faktory. Druhy rodu Lotus vo významnej miere akumulujú izoflaván vestitol, pri ktorom budeme sledovať jeho význam v rastlinách ako obranného metabolitu. Prípadne sa zameráme aj na ďalšie významné izoflavonoidy.
Cieľom práce je sledovanie biosyntézy a akumulácie flavonoidov a izoflavonoidov v stresových podmienkach pomocou modelového druhu Lotus japonicus, vrátane jeho mutantných línií a jej porovnanie s odrodami L. corniculatus, ktoré sa pestujú ako krmivo, prípadne aj ďalších druhoch vplyvom vonkajších faktorov. Látky budú analyzované chomatografickými metódami a identifikované pomocou LC-MS. Bude tiež sledovaná biosyntéza týchto látok na úrovni expresie génov pre biosyntetické enzýmy, alebo transkripčné faktory. Sledovanie akumulácie vestitolu, objasnenie jeho významu ako obranného metabolitu, prípadne aj ďalších významných izoflavonoidov.
Publikácie vo významných vedeckých časopisoch, vedecké databázy (LotusBase, myzakogusa.jp 3.0, Pubmed, Pubchem a podobne)
molekulárna cytológia a genetika (MCGdAj)
Cielená editácia genómu a epigenetické inžinierstvo biosyntézy hypericínu v endofytických hubách asociovaných s rastlinami rodu Hypericum pre biotechnologickú produkciu
Antrachinóny vrátane hypericínu a jeho predpokladané medziprodukty emodín, emodín antrón, skyrínu a ďalšie sa nachádzajú nielen v Hypericum perforatum (ľubovník bodkovaný) a príbuzných druhoch, ale sú tiež rozšírené vo fungálnych endofytoch asociovaných s rastlinami. Biosyntetické gény a gény kódujúce trans regulačné elementy sa v genómoch húb nachádzajú v klastroch. Napriek svojmu farmakologickému významu zostáva úplná biosyntetická dráha hypericínu a génov kódujúcich kľúčové enzýmy do značnej miery neobjasnená. Okrem toho genetická a epigenetická regulácia prekurzorov, reaktívnych medziproduktov a produkovaného antrachinónu nie je známa ani v rastlinách, ani v hubách. Cieľom tejto práce je aktivovať hypericínové biosyntetické génové klastre (BGCs) vo vybraných endofytických hubách asociovaných s rastlinami rodu Hypericum, resp. zvýšiť expresiu BGCs, ktoré zostávajú utlmené alebo sa v podmienkach kultivácie in vitro exprimujú len minimálne. Cielená úprava genómu endofytov pomocou systému pravidelne sa opakujúcich krátkych palindromických klastrov (CRISPR) a proteínu asociovaného s CRISPR (Cas9) a metód silencingu génov pomocou vírusov (VIGS), ako aj prístupom epigenetického inžinierstva využívajúcim špecifické chemické molekuly epigenetických modulátorov na moduláciu epigenómu endofytických húb sa použijú na aktiváciu BGCs biosyntetickej dráhy hypericínu a iných relevantných antrachinónov. Celkovo sa budú skúmať endofyty ako životaschopné "indukované" mikrobiálne zdroje pre trvalú a efektívnu produkciu hypericínu a príbuzných antrachinónov.
Cieľom tejto práce je aktivovať hypericínové biosyntetické génové klastre (BGCs) vo vybraných endofytických hubách asociovaných s rastlinami rodu Hypericum, resp. zvýšiť expresiu BGCs, ktoré zostávajú utlmené alebo sa v podmienkach kultivácie in vitro exprimujú len minimálne. Cielená úprava genómu endofytov pomocou systému pravidelne sa opakujúcich krátkych palindromických klastrov (CRISPR) a proteínu asociovaného s CRISPR (Cas9) a metód silencingu génov pomocou vírusov (VIGS), ako aj prístupom epigenetického inžinierstva využívajúcim špecifické chemické molekuly epigenetických modulátorov na moduláciu epigenómu endofytických húb sa použijú na aktiváciu BGCs biosyntetickej dráhy hypericínu a iných relevantných antrachinónov.
Vedecké publikácie.
molekulárna cytológia a genetika (MCGd)
„Temná hmota“ v bielych bakteriálnych povlakoch sírnych prameňov
Termínom bakteriálna "tmavá hmota" sa označujú neidentifikované mikrobiálne druhy, ktoré obývajú rôzne prostredia, včítane bielych bakteriálnych povlakoch sírnych prameňov. Tieto povlaky sú jedinečné ekosystémy nachádzajúce sa v sírnych prameňoch, kde sa bakteriálnym spoločenstvám darí v prostredí bohatom na zlúčeniny síry. Povlaky vznikajú metabolickou aktivitou chemolitoautotrofných baktérií, ktoré získavajú energiu oxidáciou sírovodíka. V týchto povlakoch (najmä v studených prameňoch) existuje obrovská diverzita baktérií, ktoré neboli úplne študované alebo charakterizované a naše predbežné údaje naznačujú, že takmer 50% bakteriálnej populácie v týchto povlakoch tvoria úplne neznáme bakteriálne taxóny. Tieto baktérie sú súhrnne označované ako „temná hmota“ kvôli nášmu nateraz obmedzenému chápaniu ich ekologických úloh a metabolických schopností. Mnohé z týchto baktérií patria k novým druhom a rodom a majú pravdepodobne jedinečné genetické adaptácie, čo naznačuje ich zapojenie do zložitých ekologických procesov v povlakoch. Výzvou však zostáva pochopenie ich špecifických funkcií a interakcií s inými organizmami. Cieľom projektu je charakterizovať bakteriálnu diverzitu v studenovodných sírnych prameňoch na Slovensku kombináciou kultivačných a nekultivačných (metagenomických) prístupov. Identifikácia bakteriálnej „tmavej hmoty“ v povlakoch sírnych prameňov je dôležité pre naše chápanie mikrobiálnej ekológie a evolúcie. Charakterizáciou nových taxónov baktérií získame prehľad o ich podiele v geochemických cykloch síry, uhlíka a iných procesoch v rámci týchto povlakov, ale pochopenie mikrobiálnej diverzity v tomto prostredí je dôležité pre pochopenie mikrobiálneho života na Zemi a mimo nej, pre poznanie nových metabolických procesov, adaptácií a ekologických stratégií, ktoré by mohli mať využitie aj v biotechnológiách, environmentálnych vedách a astrobiológii.
Cieľom projekt je poznanie biodiverzity nekultivovateľných baktérií v bielych povlakoch sírnych baktérií sírnych prameňov na Slovensku a analýza ich metabolického potenciálu na základe rekonštrukcia ich genómov z metagenomických dát
Pokorna, D., Zabranska, J. Sulfur-oxidizing bacteria in environmental technology, Biotechnology Advance 33(6), Part 2, 2015.ISSN 0734-9750 Zhang L, Chen F, Zeng Z, et al.. Advances in Metagenomics and Its Application in Environmental Microorganisms. Front Microbiol. 2021 Dec 17;12:766364.
zoológia a fyziológia živočíchov (ZFZd)
Účinok elektrickej stimulácie na regeneráciu axónov pri poranení periférneho nervu
Po poranení nervu elektrická stimulácia urýchľuje rast axónov, zvyšuje ich počty a zlepšuje reinerváciu koncových orgánov. Nie je však známa účinnosť stimulácie pri najťažšej forme poranení nervov, pri ktorých je rozsiahla segmentálna strata nervového tkaniva. V našich experimentoch budeme študovať účinok elektrickej stimulácie na modeloch dlhých segmentálnych poškodení nervu u laboratórneho potkana.
1) Zaviesť metodiku na prípravu acelulárnych štepov periférneho nervu potkana. 2) S použitím modelu segmentálneho poškodenia centrálneho chvostového nervu potkana vyhodnotiť efekt elektrickej stimulácie na regeneráciu axelov v dlhých celulárnych štepoch
[1] D. Pan, S.E. Mackinnon, M.D. Wood, Advances in the repair of segmental nerve injuries and trends in reconstruction, Muscle Nerve, 61 (2020) 726-739. [2] T. Kornfeld, P.M. Vogt, C. Radtke, Nerve grafting for peripheral nerve injuries with extended defect sizes, Wien Med Wochenschr, 169 (2019) 240-251. [3] L. Juckett, T.M. Saffari, B. Ormseth, J.L. Senger, A.M. Moore, The Effect of Electrical Stimulation on Nerve Regeneration Following Peripheral Nerve Injury, Biomolecules, 12 (2022). [4] J. Roh, L. Schellhardt, G.C. Keane, D.A. Hunter, A.M. Moore, A.K. Snyder-Warwick, S.E. Mackinnon, M.D. Wood, Short-Duration, Pulsatile, Electrical Stimulation Therapy Accelerates Axon Regeneration and Recovery following Tibial Nerve Injury and Repair in Rats, Plast Reconstr Surg, 149 (2022) 681e-690e. [5] T. Gordon, N. Amirjani, D.C. Edwards, K.M. Chan, Brief post-surgical electrical stimulation accelerates axon regeneration and muscle reinnervation without affecting the functional measures in carpal tunnel syndrome patients, Exp Neurol, 223 (2010) 192-202. [6] J.N. Wong, J.L. Olson, M.J. Morhart, K.M. Chan, Electrical stimulation enhances sensory recovery: a randomized controlled trial, Ann Neurol, 77 (2015) 996-1006. [7] T.W. Hudson, S. Zawko, C. Deister, S. Lundy, C.Y. Hu, K. Lee, C.E. Schmidt, Optimized acellular nerve graft is immunologically tolerated and supports regeneration, Tissue Eng, 10 (2004) 1641-1651.
molekulárna cytológia a genetika (MCGd)
Využitie nanočastíc v modulácii hydrofóbneho charakteru a terapeutického potenciálu vybraných sekundárnych metabolitov prírodného pôvodu
V posledných rokoch sa dosiahol pozoruhodný pokrok smerom k aplikácii nanočastíc (NPs) ako nového prístupu v liečbe nádorových ochorení. Systémy dodávania liečiv na báze NPs ponúkajú mnoho výhod oproti konvenčným formám, vrátane zvýšenej účinnosti a zníženej systémovej toxicity. Medzi kľúčové výhody NPs patrí zvýšená rozpustnosť vo vode, zvýšená biologická dostupnosť a polčas rozpadu v plazme ako aj jednoduchosť povrchovej modifikácie pomocou ligandov. Odhaduje sa, že viac ako polovica bežných chemoterapeutických liekov sú prírodné zlúčeniny alebo ich syntetické deriváty. Perspektívnou prírodnou zlúčeninou s protinádorovou aktivitou je hyperforín, floroglucinol produkovaný niektorými rastlinami rodu Hypericum, najmä ľubovníkom bodkovaným (Hypericum perforatum L.). Hyperforín je však lipofilná zlúčenina so zlou rozpustnosťou a stabilitou vo vodných roztokoch. Hypericín je ďalší sekundárny metabolit syntetizovaný prevažne rastlinami rodu Hypericum. Okrem aktivity v tmavých podmienkach je hypericín známy predovšetkým svojimi vynikajúcimi fotosenzitívnymi vlastnosťami využiteľnými vo fotodynamickej terapii (PDT) a diagnostike (PDD). Avšak aj taký sľubný liečebný prístup, akým je PDT sprostredkovaná hypericínom, má svoje nevýhody. Súvisia s hydrofóbnym charakterom hypericínu, ktorý obmedzuje využitie jeho plného terapeutického potenciálu. Cieľom dizertačnej práce bude zistiť stabilitu NPs, tolerovateľnosť NPs zdravými bunkami a úspešnosť konjugácie NPs s rastlinnými metabolitmi, prostredníctvom stanovenia ich vnútrobunkovej akumulácie a analýzy potenciálneho protinádorového účinku s využitím ľudských nádorových bunkových línií hrubého čreva a mikronádorov vytvorených na chorioalantoickej membráne aviárneho embrya prepelice japonskej.
Cieľom dizertačnej práce bude zistiť stabilitu NPs, tolerovateľnosť NPs zdravými bunkami a úspešnosť konjugácie NPs s rastlinnými metabolitmi, prostredníctvom stanovenia ich vnútrobunkovej akumulácie a analýzy potenciálneho protinádorového účinku s využitím ľudských nádorových bunkových línií hrubého čreva a mikronádorov vytvorených na chorioalantoickej membráne aviárneho embrya prepelice japonskej.
1. Sharma K. S., Chiang Y. L., Hamblin R. M. Photodynamic therapy with fullerenes in vivo: reality or a dream? Nanomedicine (Lond.), 2011, 6, p. 1813-1825. 2. Huang Y-Y., Sharma K. S., Dai T., Chung H., Yaroslavsky A., Garcia-Diaz M., Chang J., Chiang Y. L., Hamblin R. M. Can nanotechnology potentiate photodynamic therapy? Nanotechnology Reviews, 2012, 1, p. 111-146. 3. Gurunathan S., Kang M-H., Qasim M., Kim J-H. Nanoparticle-Mediated Combination Therapy: Two-in-One Approach for Cancer. International Journal of Molecular Sciences, 2018, 19, 3264, p. 1-37. 4. Šemeláková M., Mikeš J., Jendželovský R., Fedoročko P. The pro-apoptotic and anti-invasive effects of hypericin-mediated photodynamic therapy are enhanced by hyperforin or aristoforin in HT-29 colon adenocarcinoma cells. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2012, 117, p. 115-125. 5. Jendželovská Z., Jendželovský R., Kuchárová B., Fedoročko P. Hypericin in the light and in the dark: two sides of the same coin. Frontiers in Plant Science, 2016, 7, p. 1-20. 6. Jendželovský R., Jendželovská Z., Kuchárová B., Fedoročko P. Breast cancer resistance protein is the enemy of hypericin accumulation and toxicity of hypericin-mediated photodynamic therapy. Biomedicine and Pharmacotherapy, 2019, 109, p. 2173-2181. 7. Majerník M., Jendželovský R., Babinčák M., Košuth J., Ševc J., Gombalová T. Z., Jendželovská Z., Buríková M., Fedoročko P. Novel insights into the effect of hyperforin and photodynamic therapy with hypericin on chosen angiogenic factors in colorectal micro-tumors created on chorioallantoic membrane. International Journal of Molecular Sciences, 2019, 20, 3004, p. 1-24. 8. Majerník M., Jendželovský R., Vargová J., Jendželovská Z., Fedoročko P. Multifunctional Nanoplatforms as a Novel Effective Approach in Photodynamic Therapy and Chemotherapy, to Overcome Multidrug Resistance in Cancer. Pharmaceutics, 2022, 14, 1075.