Ústav experimentální medicíny AV ČR, v. v. i.

Evropský fond pro regionální rozvoj
Praha & EU Investujeme do Vaší budoucnosti

Název projektu:  Systém k měření genotoxicity nanočástic
Název projektu anglicky:  The System for Measuring Genotoxicity of Nanoparticles
Registrační číslo projektu:  CZ.2.16/3.1.00/24507

Datum zahájení projektu:  1. února 2015
Datum ukončení projektu:  30. června 2015
Období udržitelnosti do:  30. června 2020

Cílem projektu je pořízení a provozování Systému k měření genotoxicity nanočástic. Systém představuje sestavu složenou z kvalitního mikroskopu, počítače a softwaru umožňujícího automatickou analýzu genetického poškození, zejména zlomů DNA metodou kometového testu. Výše uvedené moderní přístrojové vybavení bude mít pozitivní dopad jak na stávající i na budoucí plánované výzkumné projekty. Technologie výrazně zrychlí a zpřesní výzkumnou činnost, eliminuje lidský chybový faktor, snižuje osobní náklady v provozu a vytváří prostor pro výzkumy nové generace v nanotoxikologii. Smyslem realizace projektu je přispět k poznání v oblasti vlivu stále více produkovaných potenciálně toxických nanočástic v ovzduší na kvalitu lidské genetické informace, která posléze působí na nemocnost populace. Projekt je investiční povahy, nevytváří příjmy a nezakládá veřejnou podporu.

Během fáze realizace projektu bylo pořízeno přístrojové vybavení skládající se z mikroskopu a PC vybaveného unikátním vyhodnocovacím softwarem pro obrazovou analýzu. V průběhu prvního monitorovacího období byli proškoleni pracovníci, kteří na přístrojovém vybavení pracují. Provádí se dále průběžná školení novým uživatelům technologie, většinou PhD studentům, kteří se k výzkumným úkolům prováděným na této technologii postupně připojují.

Výzkumné úkoly vede Oddělení genetické ekotoxikologie a epigenetiky, zejména Ing. J. Topinka, CSc., DSc. Průběžně jsou naplánovány výzkumné úkoly pro období 2–3 let. Výzkumná činnost je prováděna na národních a mezinárodních výzkumných projektech. V roce 2017 na zařízení též intenzívně pracovala stážistka z Brazílie, dr. Fernanda Franco (University of Goias), která hodnotila genotoxitu vybraných nanomateriálů. Zařízení se počátkem roku 2016 stalo součástí velké výzkumné infrastruktury NanoEnviCz (viz aktualizovaná Cestovní mapa velkých infrastruktur MŠMT, www.nanoenvicz.cz), přičemž měření genotoxicity nanočástic je nabízeno bezplatně širší vědecké komunitě.

Rychlé automatické hodnocení genotoxicity nanočástic s použitím pořízeného přístrojového systému umožňuje rychlou produkci kvalitních výsledků, které jsou ve špičkových laboratořích v současnosti shromažďovány pro projekty počítačového modelování toxicity nanočástic. Přístrojové vybavení umožňuje hodnotit genotoxicitu vyráběných i nechtěně produkovaných nanočástic. Zejména se tak děje pomocí tzv. kometového testu, který hodnotí poškození genetického materiálu formou kvantifikace zlomů molekuly DNA. Tyto zlomy v DNA mohou souviset s řadou onemocnění, včetně zvýšeného rizika nádorového onemocnění.

V letech 2017–2020 byla i díky pořízenému systému řada národních i mezinárodních grantů, např.:

2020–2022 ADAIR, From air pollution – novel biomarkers to unravel the link of air pollution and Alzheimer’s disease

2019–2023 Horizon 2020, 814978-2 TUBE, Transport derived ultrafines and brain effects

2018–2022 OP VVV – Evropské strukturální a investiční fondy, OP Výzkum, vývoj a vzdělávání; MŠMT, CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000798 HAIE, Zdravé stárnutí v průmyslovém prostředí

2018–2020 GA ČR 18-02079S NANOEX, Vliv expozice nanočásticím na změny v DNA u lidské populace

2016–2021 Strategie AV21-QUALITAS (Ovlivnění novorozenců prostředím) – člen týmu

2016–2018 GA ČR 16-14631S LIPITOX, Studium procesů spojených s peroxidací lipidů v modelových lidských buněčných liniích

S využitím pořízené techniky byla publikována řada vědeckých prací v mezinárodních impaktovaných časopisech, např.:

P. Rossner Jr., T. Cervena, M. Vojtisek-Lom, K. Vrbova, A. Ambroz, Z. Novakova, F. Elzeinova, H. Margaryan, V. Beranek, M. Pechout, D. Macoun, J. Klema, A. Rossnerova, M. Ciganek, J. Topinka: The biological effects of complete gasoline engine emissions exposure in a 3D human airway model (MucilAir) and in human bronchial epithelial cells (BEAS-2B). International Journal of Molecular Sciences 20 (2019) 1-22.

P. Rossner Jr., H. Libalova, K. Vrbova, T. Cervena, A. Rossnerova, F. Elzeinova, A. Milcova, Z. Novakova, J. Topinka: Genotoxicant exposure, activation of the aryl hydrocarbon receptor, and lipid peroxidation in cultured human alveolar type II A549 cells. Mutation Research 853 (2020) 1- 9.

Tana Brzicova, Eliska Javorkova, Kristyna Vrbova, Alena Zajicova, Vladimir Holan, Dominik Pinkas, Vlada Philimonenko, Jitka Sikorova, Jiri Klema, Jan Topinka, Pavel Rossner, Jr. Molecular Responses in THP-1 Macrophage-Like Cells Exposed to Diverse Nanoparticles. Nanomaterials (Basel). 2019 May 2;9(5). pii: E687. doi: 10.3390/nano9050687.

Tylichová, Z., Neča, J., Topinka, J., Milcová, A., Hofmanová, J., Kozubik, A., Machala, M., Vondráček, J.: (2019) n-3 Polyunsaturated fatty acids alter benzo[a]pyrene metabolism and genotoxicity in human colon epithelial cell models. Food and Chemical Toxicology. 124: 374-384.

Kontakt:
Ing. Jan Topinka, CSc., DSc.
jan.topinka@iem.cas.cz
tel.: +420 241 062 675