Euro-BioImaging – síť pro zobrazování v biomedicíně

Moderní zobrazovací technologie přispívají k významnému posunu bádání v molekulární biologii, biomedicíně a lékařských oborech do úplně jiné dimenze poznání. Cílem projektu Euro-BioImaging je vybudovat panevropskou výzkumnou infrastrukturu pracovišť biologického a biomedicínského zobrazování, která evropským vědcům zajistí otevřený přístup k nejmodernějším zobrazovacím technologiím.

Foto: Archiv CEITEC VRI Brno a ÚŽFG AV ČR
Obr. 1
Myší oocyty. Horní panel – oocyt z mladšího zvířete, dolní panel – oocyt ze staršího zvířete.

Infrastruktura Euro-BioImaging se zaměří na zobrazovací technologie pro sledování biologických systémů, a to od jednotlivé molekuly po celý lidský organismus. Špičkovost technologií ovšem doprovázejí i jejich složitost, vysoké náklady na technické vybavení a potřeba vzdělaného personálu. Cílem je poskytnout přístup k nejmodernějším zobrazovacím zařízením v biologii a biomedicíně, nabídnout vzdělávání a trénink v biologických a biomedicínských zobrazovacích technologiích, podpořit vývoj zobrazovacích technologií v biomedicíně a umožnit sdílení obrazových dat a výměnu zkušeností. Ambicí projektu je stát se hnacím motorem evropských inovací ve výzkumu a technologiích v oblasti zobrazování.
Projekt velké panevropské výzkumné infrastruktury, která je zařazena v Cestovní mapě Evropského strategického fóra pro výzkumné infrastruktury (ESFRI), je financován 7. RP pro výzkum, technologický rozvoj a demonstrace. Konsorcium Euro-BioImaging sestává z 39 příjemců (partnerů) z 15 členských a přidružených států EU. Dále je v konsorciu více než 200 přidružených partnerů z 26 členských a přidružených států EU. Euro-BioImaging má také podporu více než 250 univerzit, výzkumných rad, grantových agentur, ministerstev a průmyslových partnerů. Ve vztahu k EK je projektovým koordinátorem European Molecular Biology Laboratory (EMBL). Konsorcium Euro-BioImaging pro přípravnou fázi řídí dva vědečtí koordinátoři: Jan Ellenberg (EMBL), který odpovídá za projektové cíle v oblasti pokročilé světelné mikroskopie, a Stefan Schönberg (EIBIR), odpovědný za projektové cíle v oblasti medicínského zobrazování.

Foto: Archiv ÚMG AV ČR
Obr. 2
Kryořez myší sítnicí

Česká republika patří mezi státy, které jsou již od počátku zapojeny v přípravné fázi projektu. Euro-Bio­Imaging je mj. prioritní projekt v Cestovní mapě ČR velkých infrastruktur pro výzkum, vývoj a inovace, jejíž aktualizovanou verzi schválila vláda v říjnu 2011. Partnerství projektu přijaly MŠMT ČR a Ústav molekulární genetiky AV ČR. Národním koordinátorem za ČR se stal prof. Pavel Hozák z ÚMG AV ČR, který je zároveň vedoucím pro celoevropský „pracovní balíček“ věnující se otázkám vzdělávání a školení. Z této funkce je i členem řídicího výboru. Do projektu se dále zapojily další vědecké instituce v roli tzv. přidružených partnerů z několika regionů ČR: nově vznikající Biotechnologické a biomedicínské cent­rum AV ČR a UK, Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Fyziologický ústav AV ČR, Institut klinické a experimentální medicíny, Univerzita Karlova, Masarykova univerzita v Brně, Středoevropský technologický institut v Brně, Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, Ústav přístrojové techniky AV ČR a Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR. Na národní úrovni působí Poradní výbor české části projektu Euro-Bio­Imaging (sestává ze zástupců zainteresovaných stran), který poskytuje podpůrná stanoviska v klíčových otázkách cílů projektu a českého zapojení v něm.

Výstavba panevropské zobrazovací infrastruktury je rozdělena do tří fází:

•  Přípravná fáze (2010–2013) – v právě probíhající fázi se připravuje plán pro výstavbu a fungování infrastruktury. Bude definován právní a řídicí rámec pro výstavbu a provoz a zpracován finanční plán infrastruktury. Dále se vytvoří koncept harmonizovaného přístupu k zobrazovacím technologiím a budou nastaveny standardy v oblasti vzdělávání, správy, ukládání a zpracování obrazových dat. Úkolem konsorcia bude též definovat kritéria způsobilosti pro budoucí uzly (pracoviště) infrastruktury Euro-BioImaging a připravit otevřenou výzvu pro zájemce.

Aktuální dění: leden 2012 – prezentace výstupů panevropského dotazníkového šetření – stav biomedicínského zobrazování v Evropě, potřeby uživatelů, vzdělávání; leden–červenec 2012 – studie proveditelnosti (tzv. „proof-of-concept studies“) v oblasti biologického, medicínského a molekulárního zobrazování – příležitost přístupu k nejmodernějším technologiím na 59 zobrazovacích pracovištích v 16 zemích, ověření pravidel otevřeného přístupu a zjištění aktuálních potřeb uživatelů. 30.–31. ledna 2012 – 3. zasedání zájemců o projekt Euro-BioImaging, Heidelberg, SRN.

•  Konstrukční fáze (2014–2017) – infrastruktura vznikne jedním ze dvou způsobů: modernizací stávajících zobrazovacích pracovišť nebo nově vybudovanými pracovišti. Budoucí uzly budou vybrány na základě otevřené výzvy v roce 2012. Kritéria způsobilosti pro budoucí pracoviště zařazené v síti Euro-BioImaging budou založena na principech technické a vědecké excelence, otevřeného přístupu, vysoké kvality zaměstnanců a vzdělávání uživatelů.
•  Operativní fáze (od 2017) – přístup k nejmodernějším zobrazovacím technologiím a nabídka vzdělávacích programů v distribuované panevropské infrastruktuře zobrazovacích pracovišť.

Hlavní přínosy zapojení ČR lze hledat v následujících oblastech. Infrastruktura Euro-BioImaging zajistí přístup ke špičkovým zobrazovacím technologiím, možnost zvyšování kvalifikace, přístup k novým znalostem a sdílení dat a poznatků v rámci ERA. Spoluúčast přináší i pozitivní ekonomické dopady, neboť čeští vědci získají přístup k rozšířenému spektru specializovaných zobrazovacích technologií, jejichž pořízení by v českých podmínkách bylo příliš finančně náročné nebo neefektivní z důvodu malého okruhu uživatelů, a též k technologiím, které se teprve vyvíjejí. Jejich dostupnost v ČR je předpokladem pro konkurenceschopnost české vědy, neboť výstupy nejen v biologii a biomedicíně, ale i v ostatních vědních oborech jsou stále více závislé na využití špičkových zobrazovacích technologií. O zobrazovací metody je již nyní velký zájem; jen Československá mikroskopická společnost má přes 250 členů. Zapojení ČR do projektu Euro-BioImaging tak přispívá ke zvýšení prestiže a konkurenceschopnosti nejen českých zobrazovacích pracovišť, nýbrž i vědců.

Foto: Archiv CEITEC
Obr. 3
EEG-fMRI vyšetření

Příklady využití moderních zobrazovacích metod v biologii a medicíně

•  Pochopení příčin vzniku onemocnění sítnice oka – mnoho mikroskopických technik se využívá pro studium dědičného onemocnění sítnice zvaného retinitis pigmentosa, které je příčinou odumírání fotoreceptorových buněk a může vést až k úplné slepotě. Na obrázku č. 2 je zobrazen kryořez myší sítnicí. 18μmm silné kryořezy byly zafixovány v 4% PFA, buněčná jádra jsou označena DAPI. (David Staněk – ÚMG AV ČR.)
•  Výzkum poruch přenosu genetické informace pomocí pokročilých mikroskopických metod – současné pokročilé mikroskopické systémy umožňují sledovat konkrétní buněčné struktury po téměř neomezenou dobu. Dochází ale k jejich pohybu, takže se musí složitě korigovat jejich pohyb uvnitř buněk, pohyb samotných buněk a také případné vibrace systému. Speciální software zajišťuje detekci těchto struktur v zorném poli po celou dobu trvání experimentu. Lze sledovat buněčné děje za různých fyziologických nebo patologických situací v průběhu delšího časového období. V naší laboratoři se takto studují poruchy dělení chromozomů v meióze. Zobrazené myší oocyty (obr. 1) pocházející z různě starých zvířat demonstrují poruchy dělení chromozomů vyvolané stárnutím. Horní panel zobrazuje oocyt z mladšího zvířete, dolní panel – oocyt ze staršího zvířete. Věk dárce se negativně projevuje v organizaci dělícího aparátu buňky a v poruše sestavení druhého dělícího vřeténka. Doba trvání experimentu je 18 hodin, červeně značené chromozomy pomocí H2B-mCherry, zeleně dělící vřeténko pomocí Tubulin-EGFP). (Martin Anger – CEITEC VRI Brno a ÚŽFG AV ČR Liběchov.)
•  Diagnostika neurologických a psychiatrických onemocnění – moderní zobrazovací metody přinášejí zásadní pokroky v základním i aplikovaném medicínském výzkumu a přispívají ke zkvalitnění diagnostiky pacientů. Stěžejní jsou zejména přístupy využívající MR zobrazování s velkou indukcí magnetického pole (např. 7T) a multimodální zobrazování. Magnetická pole s velkou indukcí umožňují dosahovat rozlišení až 0,1 mm a realizovat kvalitní spektroskopická měření, což má zásadní význam zejména v diagnostice neurologických a psychiatrických onemocnění. Multimodální zobrazování využívá informace paralelně získané ze dvou nebo více různých modalit a umožňuje tak získat kvalitnější výslednou informaci (např. diagnostiku) než jedna samotná modalita. Typickým příkladem (obr. 3) může být kombinace simultánního EEG-fMRI v předoperační diagnostice pacientů s farmakorezistentní epilepsií. (Michal Mikl – Centrum neurověd – CEITEC, MU Brno.)

Další informace o projektu naleznete na www.eurobioimaging.cz či www.eurobioimaging.eu.

PAVEL HOZÁK, národní koordinátor projektu,
MARKÉTA MORSKÁ, projektová manažerka,
Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.