Studium regulace neurálních signálních drah na úrovni proteinů

• Název práce v češtině: Studium regulace neurálních signálních drah na úrovni proteinů
• Název v anglickém jazyce: Neural signalling pathways regulation at protein level
• Klíčová slova: buněčná sekrece, diferenciace, hmotnostní spektrometrie, imunoanalýza, kmenové buňky, mozková tkáň, protein, separační techniky, kapalinová chromatografie, SRM, SWATH-MS, bioinformatika
• Klíčová slova anglicky: cellular secretion, differentiation, mass spectrometry, immunoanalysis, stem cells, brain tissue, protein, separation techniques, liquid chromatography, SRM, SWATH-MS, bioinformatics
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: rigorózní práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra buněčné biologie (31-151)
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 22.10.2021
• Datum zadání: 23.10.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 23.01.2025
• Datum odevzdání elektronické podoby: 04.06.2024
• Datum proběhlé obhajoby: 21.02.2025

Předběžná náplň práce

Neurodegenerativní onemocnění negativně ovlivňují život přibližně 17 % světové populace a představují tak globální zdravotní i sociální problém. Léčebným přístupem se slibným potenciálem jsou buněčné terapie, při kterých by transplantované buňky pomohly opravit poškozenou nervovou tkáň – vlastní funkční inkorporací na místo odumřelých buněk nebo sekrecí proteinů, které by vytvořily vhodné mikroprostředí pro regeneraci tkáně.
Cílem této práce je podrobné sledování diferenciace lidských nervových kmenových buněk v in vitro podmínkách. Současné protokoly poskytují heterogenní buněčné populace, kdy část buněk je již diferencována a část buněk má stále proliferační potenciál. Riziko představuje potencionální schopnost kmenových buněk dediferencovat, protože transplantace takových buněk by mohla vést ke vzniku nádoru. Na základě výsledků z analýz proteomu a sekretomu nervových kmenových buněk bude provedena studie zaměřená na manipulaci mikroprostředí s cílem optimalizace diferenciace.
Paralelně s analýzou lidských nervových kmenových buněk budou testovány postupy pro efektivní a reprodukovatelnou analýzu mozkové tkáně miniprasete s cílem zpřístupnit proteom tohoto zvířecího modelu studiu neurodegenerace pomocí hmotnostní spektrometrie. Miniprasata jsou již využívána například pro sledování lidských nervových kmenových buněk po transplantaci do místa míšního poškození. Vývoj cílené globální metody pro analýzu nervové tkáně by mohl poskytnout cenné informace o změnách na úrovni proteinů v místě transplantace, zejména o interakcích mezi buňkami příjemce a buňkami transplantovanými.
Používané metody: kultivace a diferenciace buněk (lidské nervové kmenové buňky a astrocyty), konfokální mikroskopie, IncuCyte, izolace proteinů z buněk a tkání, metody molekulární biologie a biochemie (RT-qPCR, imunoblot, Luminex xMAP), hmotnostní spektrometrie (shotgun-MS, SWATH-MS, SRM), bioinformatické analýzy dat a další.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Approximately 17% of the world's population is negatively affected by neurodegenerative diseases, which represents global health and social problems. Cell-based therapies appeared as a promising strategy with the potential to repair the damaged nervous tissue, either by direct replacement of cells that lost their function or by modulation of microenvironment via secretion of specific proteins involved in tissue regeneration.
The aim of this work is a comprehensive characterization of human neural stem cells in vitro. Heterogeneous cell populations are usually obtained when current classical protocols are applied with differentiated neural cells and also proliferating immature cells present in the culture. Possible dedifferentiation of neural stem cells in such conditions brings along the risk of tumorous growth after transplantation. Proteome and secretome analyses will be performed and focused on the manipulation of the cellular microenvironment and optimization of the differentiation process.
In parallel, approaches for the effective and reproducible analysis of minipig brain tissues will be tested to make the proteome of this animal model generally accessible for mass spectrometry-based studies. Minipigs are commonly used as a model of neurodegeneration or for monitoring of neural stem cells in vivo grafted to the site of spinal cord injury. The development of a targeted global analysis of nervous tissues could provide invaluable information about changes at proteins level and about interactions between transplanted and recipient's cells.
Methods: cell culture (human neural stem cells and astrocytes), confocal microscopy, IncuCyte, proteins isolation from cells and tissues, molecular biology and biochemistry (RT-qPCR, Western blotting, Luminex xMAP), mass spectrometry (shotgun-MS, SWATH-MS, SRM), bioinformatics, etc.