Centrum buněčné terapie a tkáňových ****************************************************************************************** * Centrum buněčné terapie a tkáňových náhrad ****************************************************************************************** Centrum buněčné terapie a tkáňových náhrad (www.medicon.cz/cbt/) [ URL "http://www.medicon vzniklo v roce 2000 na základě hodnocení soutěže vypsané Ministerstvem školství a Rady vlá vývoj jako centrum číslo LN00A065. V České republice existuje dobře rozvinutá platforma vý vývojové biologie, v oblasti syntézy biokompatibilních polymerů, v oblasti neurověd a tran chirurgie. Snaha o vytvoření Centra pro buněčnou terapii a tkáňové náhrady byla tedy logic předchozích vědeckých kontaktů mezi těmito obory. Hlavním cílem Centra je soustředit vybra základního výzkumu v těchto disciplinách do vzájemně provázaného celku, poskytujícího expe základnu pro výzkum v oblasti buněčné terapie a tkáňových náhrad na kvalitativně nové úrov s úrovní dosahovanou ve vyspělých zemích EU a USA. Vedle výzkumu nových léčebných preparát a jejich kvalifikovaného a včasného preklinického testování, si Centrum klade nejen vědeck současně je i koordinačním střediskem výzkumu a vývoje nových terapeutických přístupů, zák systematickou postgraduální výchovu a místem intenzivní mezinárodní spolupráce. Základní organizační jádro Centra, konzultační středisko a místo setkávání všech řešitelů, klinických pracovníků tvoří Ústav neurověd Univerzity Karlovy, 2. lékařské fakulty (klíčov centra) [ URL "http://www.medicon.cz/cbt/klpr.htm"] . Lokalizace Centra v prostorách Fakul v Motele (FNM) umožňuje operativní kooperaci s klinickými jednotkami. Dalšími institucemi, pracovišť FNM, 1. a 2. lékařské fakulty UK účastní na plnění projektů centra, jsou některá experimentální medicíny AV ČR, Ústavu makromolekulární chemie AV ČR, Ústavu živočišné fyzi AV ČR, Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM), Laboratoř molekulární embryolo Výzkumný ústav živočišné výroby v Uhříněvsi. Základní strategie buněčné terapie a tkáňových náhrad je založena na využití kmenových bun procesů jejich cílené diferenciace. Vedle zdrojů samotných buněk, je k realizaci této myšl vyvinout unikátní polymerní média, umožňující jak kultivaci a studium diferenciace buněk, pozdější implantaci. Dále je nutné vypracovat buněčné a zvířecí modely, na kterých bude mo funkčnost a bezpečnost studovaných systémů. Souběžně je třeba rozvíjet nejvhodnější systém konkrétních klinických aplikací. V souladu s takto interdisciplinárním charakterem problém strukturován do čtyř vzájemně provázaných pracovních celků (workpackage). Tyto pracovní ce odpovídají převažující odbornosti a dosavadní zkušenosti týmů, které se k řešení projektu charakterizují i obor činností, za které jsou jednotliví klíčoví pracovníci v programu Cen *========================================================================================= * WP1: Buněčné zdroje *========================================================================================= • Klíčovým slovem v experimentálním programu WP1 je kmenová buňka. Jako nezastupitelný mod vitro diferenciaci budou používány totipotentní embryonální kmenové buňky (ES, Embryonic Výsledky získané s liniově specifickou diferenciací ES myší poskytnou teoretický základ experimenty na modelu miniaturního prasete. Jedinečný biomedicínský model miniaturního p umožní izolaci orgánově specifických kmenových buněk (OS, Organ-specific Stem). Hlavní d kladen na vypracování kultivačních podmínek, které umožní efektivní propagaci nervových jejich následnou diferenciaci do všech buněčných typů nervové tkáně. Tento program bude etapách, ve vazbě na postup prací v ostatních tématických celcích WP2 a WP3, s využitím polymerních nosičů. V delším výhledu se předpokládá, pokud to legislativní prostředí umo experimentální výsledky a jedinečné zkušenosti získané s ES buňkami budou uplatněny i v ES buňkami, určenými pro humánní medicínu. *========================================================================================= * WP 2: Biomateriály *========================================================================================= • Pro studium proliferace a diferenciace buněk i pro praktickou realizaci myšlenky buněčné nutné připravit polymerní média, poskytující potřebný biokompatibilní substrát ve formě struktury, která může být osídlena buňkami. Polymerní matrix v systému nahrazuje roli me (ECM) nebo bazální membrány (BM). Její interakce s buňkami může být do různého stupně sp komplexní, v závislosti na charakteru polymeru. Z hlediska chemických struktur budou pro polymery tří typů, podle komplexnosti a specifity možných interakcí s buňkami a organism - materiály inertní; (b) - funkcionalizované a (c) - biodegradovatelné a se specifickou Polymerní biomateriály budou připravovány v laboratořích Centra v ÚMCH AVČR. V různých f budou biomateriály sloužit jednak jako nástroj (WP1 - při přípravě buněčných zdrojů), ja předmět výzkumu (WP1 a WP3 - při studiu role specifických struktur a interakcí na funkčn biomateriálu v jednotlivých experimentálních modelech) i jako součást konečného preparát klinické aplikaci (WP4). V delším výhledu je cílem navrhnout takové systémy, v kterých b polymery umožní, aby s postupem vývoje diferencované tkáně byla polymerní matrix resorbo splnění původní opěrné a stimulační funkce nahrazena vlastní, strukturalizovanou mezibun produkovanou regenerovanou tkání. *========================================================================================= * WP 3: Experimentální modely *========================================================================================= Postupně budou zaváděny zvířecí modely vybraných degenerativních a civilizačních chorob, n možné testovat transplantované buňky a jejich účinnost při obnově funkce. Budou testovány neurotrofiny (NF), které ovlivňují diferenciaci, přežívání a obnovu nervových buněk. Pouze LFUK a ÚEM AVČR jsou přístrojově vybavena a mají potřebné zkušenosti pro testování membrán transplantovaných buněk, difúzních a mofologických vlastností tkáně a vytváření funkčních ------------------------------------------------------------------------------------------ WP3a: ------------------------------------------------------------------------------------------ Model buněčné terapie a tkáňových náhrad v CNS transplantací nervových buněk. Na zvířecích stárnutí, neurodegenerativních onemocnění, zejména Parkinsonovy a Alzheimerovy choroby, hy poranění mozku a míchy budou vypracovány techniky implantace vhodných buněk a biokompatibi do mozku a míchy myši a potkana a studována úloha růstových faktorů. Bude provedena transp buněk do zdravé nervové tkáně pokusných zvířat a po navození neurodegenerativních onemocní přihojení bude určen imunohistochemickými, morfologickými a NMR technikami. Elektrofyziolo transplanovaných buněk budou studovány také pomocí optických metod a dalších funkčních tes behaviorální testy, studium dlouhodobé potenciace a vytváření paměťových stop. ------------------------------------------------------------------------------------------ WP3b: ------------------------------------------------------------------------------------------ Inkorporace proliferujících kmenových buněk do hydrogelů implantovaných do CNS pokusných z studována morfologickými, imunologickými a molekulárně-biologickými metodami, elektrofyzio vlastnosti kmenových buněk v hydrogelech a jejich změny metodou terčíkového zámku (patch-c vlastnosti hydrogelů s vpravenými kmenovými buňkami iontoforetickou metodou v reálném čase ------------------------------------------------------------------------------------------ WP3c: ------------------------------------------------------------------------------------------ MR-spektroskopie (MRS) a MR-zobrazování (MRI) bude užito pro sledování biochemických funkc pro transplantaci, potransplantačního stavu buněk a transplantovaných orgánů, sledovaných studium biochemického a biofyzikálního chování buněčných a tkáňových kultur. Budou zkonstr cívky pro MR spektrometr které umožní využívat MRS a MRI technologie u studovaných zvířecí ------------------------------------------------------------------------------------------ WP3d: ------------------------------------------------------------------------------------------ Model re-epithelizace kožních defektů u prasete. Studie bude zahrnovat vyvolání kožního de miniaturního prasete, transplantaci imobilizovaných kultivovaných epidermálních kmenových úspěšnosti dle klinických (rychlost re-epithelizace) a histologických kriterií. ------------------------------------------------------------------------------------------ WP3e: ------------------------------------------------------------------------------------------ Model migrace a diferenciace buněk neurální lišty u potkana. Bude studován význam neurotro faktorů a jejich receptorů pro diferenciaci, přežívání a obnovu nervových buněk, exprese g kódují růstové faktory, receptory růstových faktorů, které se uplatňují v řízení vývojovýc průběhu vývoje s cílem získávat nové poznatky o řízení diferenciace a morfogenese. ------------------------------------------------------------------------------------------ WP3f: ------------------------------------------------------------------------------------------ Vypracování technik použití kmenových buněk v biokompatibilních hydrogelech pro léčení tra míšních lézí a mozkových lézí. Vyhodnocení poznatků a vypracování teoretických základů pro buněčné terapie u vybraných onemocní a poškození nervového systému (Alzheimerova ch., Park poruch paměti a chování). Vyhodnocení možností MRS a MRI pro diagnostické, prognostické a Delší výhled. Pro pětileté období, které pokrývá předkládaný projekt Centra, je zapotřebí především na vypracování spolehlivých zvířecích modelů, na kterých bude možné ověřit teore buněčné terapie a tkáňových náhrad. Implementace získaných poznatků do klinické praxe v hu bude vyžadovat delší časový horizont, zejména v tak náročné oblasti jakou je léčba neurode onemocnění. Možnosti rozšíření vyvinutých postupů na lidské kmenové buňky a z nich diferen již z komerčně dostupných zdrojů (např. lidské ES od WiCell Res. Inst., Madison, WI, USA), laboratoří (již ustavené vlastní linie lidských ES v ÚEM AVČR), budou sledovány v kontextu legislativních a bio-etických norem ČR v této oblasti. ****************************************************************************************** * WP 4: Klinicky orientované modely a klinické testy ****************************************************************************************** *========================================================================================= * WP4a: *========================================================================================= Příprava metody pro izolaci epidermálních kmenových buněk ze suspenze keratinocytů získaný buněk epidermis. Klinické testování již dříve vyvinuté technologie transplantace epidermál kultivovaných na polymerních nosičích na kožní defekty (popáleninové trauma, diabetická no *========================================================================================= * WP4b: *========================================================================================= Transplantace hepatocytů jako experimentální vyjádření snahy řešit nepoměr mezi počtem dár se počtem kandidátů transplantace jater a problém urgentní transplantace u nemocných s ful jaterním selháním. V rámci Centra vybudujeme pracoviště pro experimentální přenos hepatocy modelu a vývoj bioreaktoru. Získání těchto zkušeností je nezbytné pro aplikaci metody v kl *========================================================================================= * WP4c: *========================================================================================= Transplantace inzulín produkující tkáně pro léčbu diabetu mellitu 1. typu. Jedním z nových invazivních postupů je transplantace izolovaných Langerhansových ostrůvků, která by navíc předchozí modifikaci transplantované tkáně tak, aby intenzivní trvalá imunosuprese nebyla činnosti v této oblasti se soustředí na získání dostatečného množství vhodné tkáně a ochra nespecifickým poškozením bezprostředně po implantaci. Zajištění propagace progenitorů beta in vitro tak, aby zůstala uchována jejich schopnost produkovat inzulín v závislosti na kon Prof. MUDr. Eva Syková, DrSc.