Fuknční genomika klíšťat
PI: Dr. Ondřej Hajdušek, Dr. Petr Kopáček, Dr. Daniel Sojka, Dr. Jan Perner
GAČR: 22-18424M, 20-05736S, 21-08826S
Naše výzkumná skupina se zaměřuje především na funkční biologii klíšťat, a to od přístupu k jednotlivým molekulám až po porozumění na systémové úrovni. Díky systémovému biologickému přístupu můžeme zkoumat vliv konkrétních molekul na fyziologii klíšťat a jejich roli v přenosu nemocí přenášených klíšťaty (vektoriální schopnost).
Náš soubor nástrojů zahrnuje:
- RNA interference (RNAi): Tato osvědčená technika nám umožňuje umlčet specifické transkripty u klíšťat a odhalit tak kritickou roli jejich proteinových produktů v jejich biologii.
- Membránové krmení ex vivo s inhibitory proteinů: Tato metoda nám umožňuje podávat klíšťatům inhibitory enzymů a blokátory receptorů během jejich krmení, což nám umožňuje nahlédnout do funkcí specifických proteinů a drah v kontextu krmení krví.
- Laboratorní modely pro choroby přenášené klíšťaty: V naší laboratoři jsme vytvořili kompletní modely přenosu infekcí borélií, babézií a anaplasmy. Používáme je především k testování zapojení kandidátních genů klíšťat do interakcí mezi klíšťaty a patogeny pomocí metody RNAi.
Pomocí těchto špičkových přístupů zkoumáme několik klíčových aspektů biologie klíšťat:
- Vrozená imunita klíšťat: Zkoumáme, jak se klíšťata brání proti patogenům a dalším hrozbám.
- Hemoglobin a biologie železa: Odhalujeme složité procesy, kterými klíšťata hospodaří s přijatými složkami krve, jako je hem nebo železo z makromolekul krve hostitele.
- Proteolytické systémy a inhibitory proteáz klíšťat: Zkoumáme enzymy, které se podílejí na rozkladu krevních bílkovin v trávicím systému klíštěte, a enzymy nebo inhibitory vylučované slinnými žlázami pro usnadnění krmení.
- Biologie chitinu: Zkoumáme chitin, klíčovou složku exoskeletu klíštěte, a jeho úlohu při vývoji a línání klíštěte a přenosu patogenů.
Víceúrovňové porozumění procesům, které jsou vlastní biologii klíšťat při krmení krví, nám pomáhá vytvářet znalostní základnu, která bude sloužit jako vodítko pro výzkum a vývoj strategií snižujících dopady parazitismu klíšťat a přenosu patogenů.
Research Articles:
PMID: 37586557
PMID: 38185274
PMID: 36958097
PMID: 37832788
PMID: 35346896
PMID: 33706210
PMID: 33737931
PMID: 34465215
PMID: 33312963
PMID: 26949258
PMID: 38396918
PMID: 34450130
Odhalení symbiózy klíšťat: Funkční pohled do partnerství klíšťat a bakterií
PI: Dr. Jan Perner, Dr. Petr Kopáček
GAČR: 22-18424M, 19-04301S, 22-12648J
Kromě role přenašeče patogenů jsou klíšťata také nositeli bakterií, s nimiž vytvořila funkční alianci, tzv. symbionty. Na rozdíl od patogenů způsobujících onemocnění, které se v klíštěti přenášejí "horizontálně", se symbionti dědí z generace na generaci "vertikálně" a vytvářejí se svými hostiteli těsné partnerství.
Naše výzkumná skupina zkoumá tento kritický vztah mezi klíštětem a symbiontem pomocí inovativních přístupů:
- Vývoj "apo-symbiotických" klíšťat: K vytvoření klíšťat zbavených bakteriálních symbiontů využíváme systémy krmení krví ex vivo s krví ošetřenou antibiotiky. To nám umožňuje porovnávat kohorty klíšťat "bez symbiontů" a kohorty klíšťat, které symbionty přechovávají, a pochopit dopad těchto partnerství.
- Zaměření na klíčové modelové systémy: Zkoumáme především partnerství mezi bakterií Midichloria mitochondrii a evropským klíštětem Ixodes ricinus, ale také symbiózu u klíšťat rodu Francisella a Ornithodoros. Tento srovnávací přístup poskytuje cenné poznatky o funkci různých interakcí mezi klíšťaty a symbionty.
Odhalením tajemství partnerství klíštěte a symbionta se snažíme odhalit nové biologické vlastnosti klíšťat:
- Jak symbionti ovlivňují vývoj, rozmnožování a úspěšnost krmení klíšťat?
- Jakou roli hrají symbionti v imunitě klíšťat a jejich obraně proti patogenům?
- Může porozumění těmto partnerským vztahům připravit půdu pro nové strategie kontroly klíšťat, které se zaměří na vztah klíštěte a symbionta?
Náš výzkum proniká do složitého světa symbiózy klíšťat, který má potenciál převrátit naše chápání biologie klíšťat.
Research Articles:
PMID: 36699720
PMID: 35810301
PMID: 32457850
Výzkum a vývoj prototypů vakcín proti lymeské borrelióze
PI: Dr. Ondřej Hajdušek, Dr. Radek Šíma
Očkování proti lymeské borrelióze představuje nejslibnější, nákladově nejefektivnější a nejbezpečnější přístup ke snížení rizika infekce u zvířat i u lidí. Ve spolupráci se společností Sanofi USA jsme úspěšně testovali nové vakcíny blokující přenos lymeské borreliózy, kde byl OspA (antigen hLFA-1 zkříženě reagující s Borrelia burgdorferi byl nahrazen sekvencí z B. afzelii) sloučen s feritinem z Helicobacter pylori, což umožnilo samočinné sestavení 24 feritinových jednotek do duté sférické nanočástice (nanovakcíny), která na svém povrchu prezentuje antigen OspA. Vakcína byla testována na tvorbu protilátek na myších a opicích. Vyvolala několikanásobně vyšší titry protilátek než kontrolní podjednotková OspA vakcína pro psy RECOMBITEK® a plně ochránila myši před infekcí B. burgdorferii a B. afzelii v modelu napadení klíštětem. Technologie rekombinantní nanovakcíny byla nedávno přijata naší laboratoří.
Jsme schopni :
- produkovat v expresním systému E. coli a purifikovat nativní nanovakcíny s jeho značením, imunizovat myši a účinně (se 100% účinností) blokovat přenos B. afzelii (místní kmen) z laboratorně infikovaných nymf I. ricinus na naivní myši.
- popsat mechanistické porozumění způsobu účinku protilátek anti-OspA inhibujících spirochety B. afzelii v klíštěti Ixodes ricinus a zda fyziologie klíštěte a klíštěcí (imunitní) proteiny přispívají k eliminaci borélií vázaných na protilátky.
Research Articles:
doi: 10.1016/S1473-3099(23)00312-2
doi: 10.1038/s41541-020-0183-8
doi: 10.3389/fimmu.2020.612412
Boj proti čmelíku kuřímu (Dermanyssus gallinae) za bezpečnější vejce a zdravější slepice
TAČR TREND10: FW10010308
PI: Dr. Jan Perner
Roztoč Dermanyssus gallinae představuje pro producenty vajec velký problém. Tito roztoči, kteří napadají velké drůbeží farmy, způsobují značné ekonomické ztráty a ohrožují zdraví spotřebitelů. V Evropě se s tímto problémem potýká téměř 100 % velkochovů. Naše výzkumná skupina řeší tento problém přímo vývojem nové generace bezpečnějších akaricidů.
Současné metody kontroly představují dilema:
- Křemelina: V menších chovech je sice oblíbená, ale proti velkým nákazám může být pracná a méně účinná.
- Neurotoxické akaricidy: Tyto širokospektrální pesticidy nabízejí silnou kontrolu, ale představují značné riziko. Rezidua mohou kontaminovat vejce, což může vést ke stahování výrobků z trhu a dokonce k uzavření farmy, jak se ukázalo v nedávných případech fipronilu.
Zde se dozvíte, jak přispíváme k ochraně lidského zdraví:
- Vysoce výkonná testovací platforma: Vyvinuli jsme sofistikovaný systém pro testování potenciálních akaricidů pomocí krmení roztočů krví ex vivo (mimo živého hostitele). To nám umožňuje efektivně a rychle vyhodnotit velké množství sloučenin.
- Zaměření na bezpečnější možnosti: Naším cílem je vyvinout akaricidy, které jsou účinné proti roztočům, ale představují minimální riziko kontaminace vajíček nebo poškození člověka.
- Společný projekt. Úzce spolupracujeme s se skupinou Prof. Jana Hlaváče na organickou chemii z Univerzity Palackého v Olomouci (https://www.orgchem.upol.cz/koch/vyzkum/vyzkumne-skupiny/vyzkumna-skupina/ ) a s partnery z průmyslu.
Náš výzkum připravuje půdu pro budoucí zmírnění škodlivého napadení roztoči a souvisejících rizik.
Researc Articles:
DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e30539
PMID: 37179447
PMID: 37249591
Nutritional sensing of ticks
PI: Dr. Petr Kopáček, Dr. Jan Perner
GAČR: 18-01832S, 24-10659S
V tomto projektu se zaměříme na dva fascinující ale protichůdné rysy v parazitismu klíšťat – schopnost nasát a strávit ohromné množství krve a schopnost dlouhodobě přežít období hladovění mezi sáním. Tento kontrast mezi nadbytkem potravy a jejím nedostatkem musí být zjevně striktně řízen mechanismy signalizace a vnímání příjmu živin. Za použití evropského přenašeče Lymské boréliózy, klíštěte Ixodes ricinus, budeme zkoumat úlohy vnějších komponentů insulinové signalizační dráhy, konkrétně čtyř “insulin-like“ peptidů a jejich potenciálního antagonisty Impl2. Budeme také funkčně charakterizovat vnímání aminokyselin (leucinu) vedoucí k aktivaci TORC1 dráhy u klíšťat a úlohu lysozomální v-ATPázy v řízení intracelulární trávicí mašinérie. Fenotypy získané pomocí RNA interference nebo chemickou inhibicí, projevující se v narušení sání nebo reprodukce klíšťat poslouží v budoucnu pro racionální vývoj vakcín nebo přípravků pro účinnou kontrolu klíšťat.
Research Articles:
PMID: 33706210
Funkční analýza proteinových kináz závislých na vápníku u Babesie
Tento výzkum je zaměřen na klíšťaty přenášené výtrusovce rodu Babesia, druhého nejčastější parazita krevních buněk po trypanozomách, infikujících řadu zvířat po celém světě a schopného infikovat člověka. Zaměřujeme se na schopnost parazita napadat erytrocyty hostitele, což je vlastnost, kterou sdílí se svým příbuznými rodu Plasmodium, původci malárie. Náš tým využívá nejmodernější transgenní techniky k důkladnému zkoumání dosud neznámých proteinových kináz závislých na vápníku (calcium-dependent protein kinases; CDPK) u Babesia divergens. Zkoumáním úlohy těchto enzymů v klíčových biologických procesech se snažíme pochopit jejich funkci a potenciál jako terapeutických cílů. To zahrnuje použití inhibitorů nárazových kináz (BKI) k selektivní inhibici těchto enzymů a posouzení jejich účinnosti pro vývoj doposud chybějící chemoterapie pro léčbu babeziózy.
Researc Articles:
PMID: 36014069
PMID: 38156314
PMID: 38104025
PMID: 38287902
Hlavní proteázy řídící funkci apikálního komplexu Babesií
Project: GAČR: GA23-07850S
Tento projekt se zaměřuje na specifické enzymy, které hrají úlohu na vrcholu proteolytické kaskády řídící funkci apikálního komplexu v progresi infekce během opouštění infikované a napadání další naivní hostitelské buňky. Tento mechanismus umožňuje parazitům kmene výtrusovců (Apicomplexa) unikátní schopnost parazitovat uvnitř eukaryotických buněk a jeho dokonalost demonstruje význam chorob jako je malárie nebo právě babezióza. Porovnávací analýzou "omic" dat' Babesií, Toxoplasmy a Plasmodií jsme určili kandidátní proteolytické enzymy u modelové Babesia divergens, které jsou dále funkčně a biochemicky charakterizovány s cílem potvrdit jejich zásadní roli pro parazita a jejich potenciální léčitelnost nízkomolekulárními inhibitory. Hlavní pozornost je věnována dvěma aspartovým proteázám B. divergens, homologům plasmepsinů IX/X Plasmodium falciparum a TgASP3 Toxoplasma gondii značeným BdASP3a/b, jako potenciálním hlavním řídícím proteázám apikálního komplexu a molekulárních dějů spojených s výstupem a invazí do červených krvinek hostitele.
Research Articles:
PMID: 37271664
Definice biologie babézií - Hemoglobin jako zdroj živin pro vývoj intracelulárního parazita a progresi onemocnění
Project: MSCA4Ukraine-Viktoriya Levytska
Hlubší pochopení mechanismů příjmu a zpracování hemoglobinu parazity rodu Babesia povede k identifikaci potenciálních esenciálních enzymů, což v konečném důsledku povede k racionálně navržené inovativní chemoterapii protilátkových přípravků. Výsledky projektu se proto stanou základem aplikovaného výzkumu prováděného ve spolupráci s farmaceutickými společnostmi.
.png)
.png)
.png)
