Současnost Laboratoře biotechnologie na ÚPL

doc. RNDr. Milan Bartoš, Ph.D.

Laboratoř biotechnologie je součástí Ústavu přírodních léčiv (ÚPL) Farmaceutické fakulty VFU. Byla vybudována v roce 2006 z prostředků FRVŠ
projektem číslo 436/2006/A/a a díky iniciativě přednosty Ústavu přírodních léčiv z prostředků na specifický výzkum. Je určena primárně pro zabezpečení výuky studentů Farmacie v předmětu „Biotechnologie léčiv“, pro vypracování experimentálních diplomových prací, pro výzkum prováděný studenty doktorského studijního programu a v neposlední řadě v ní pracují učitelé a vědecko-výzkumní pracovníci ÚPL. Laboratoř disponuje veškerým přístrojovým vybavením pro provádění základních molekulárněbiologických metod. V laboratoři jsou termocyklery k provádění polymerázové řetězové reakce (PCR), elektroforézy pro agarózovou elektroforézu DNA i RNA nebo polyakrylamidovou elektroforézu proteinů. K dispozici je detekční systém pro zaznamenávání výsledků elektroforéz a také řada drobných přístrojů jako jsou centrifugy, vodní lázeň, váhy, apod. Protože Laboratoř biotechnologie úzce spolupracuje s Laboratoří farmakogenetiky, využíváme také některých přístrojů umístěných na Ústavu humánní farmakologie a toxikologie. Můžeme provádět i studium genové exprese metodou real-time PCR na špičkovém přístroji StepOne firmy Applied Biosystems. Detekci proteinů protilátkami pak provádíme s využitím přístroje na elektroblotting. Pro splnění požadavků správné laboratorní praxe je laboratoř dislokována do čtyř částečně separovaných prostor, vzhledem k omezené
velikosti by se ale spíš dalo říci zákoutí. Jeden z těchto prostorů je oddělen úplně, tam se připravují reakce pro PCR, která je náročná na kvalitu, především čistotu a přesnost práce. Kvalita je pojištěna ještě tím, že se pracuje v boxu, který na speciálních filtrech zachycuje DNA a RNA. Protože práce s rekombinantními proteiny vyžaduje nakládání s geneticky modifikovanými mikroorganismy (GMM), máme povolení pro nakládání s nimi v souladu se Zákonem č. 78/2004 Sb. (ve znění pozdějších předpisů, jak je zvykem dodávat). Jestli tak opravdu činíme, to pravidelně kontroluje Česká inspekce životního prostředí.
V laboratoři je umístěn samostatný box pro práci s mikroorganismy a pochopitelně biologické inkubátory.
Výzkum je zaměřen na studium mechanismů regulace zánětlivých procesů a metabolického syndromu (zejména insulinové rezistence) na úrovni transkriptomu a proteomu. Laboratoř připravuje rekombinantní enzymy a cytokiny určené ke studiu jejich interakcí s přírodními i syntetickými látkami připravovanými na ostatních ústavech Farmaceutické fakulty. Pro kolegy z Laboratoře farmakogenetiky vyrábí konstrukty pro analýzu genových polymorfismů. Tomuto
výzkumu jsou podřízena i témata všech diplomových a doktorských prací. Část studentů, ti, kteří si myslí, že je to jednodušší, se zabývá rešeršemi vědecké
literatury v oblasti biotechnologie léčiv. Tak například letos se při obhajobách diplomových prací budou moci nejen studenti, ale i učitelé, seznámit s prokaryotickými i eukaryotickými expresními systémy, které se v zahraničních farmaceutických firmách používají k produkci rekombinantních léčiv. Hodně se bude hovořit také o kvasinkách. Studenti, kteří mají zájem „osahat si“ metody molekulární biologie víc než jen v jednom praktiku, se pokoušejí o experimentální diplomové práce. Na internetu vyhledávají sekvence genů, amplifikují je z lidské DNA metodou PCR a klonují do bakterií Escherichia coli. V nich pak produkují rekombinantní proteiny, především ty, které se podílejí na metabolismu insulinové rezistence. Letos budou na toto téma obhajovány dvě  diplomové práce, v jedné byl produkován lidský proinsulín, ve druhé pak glutaminfruktosa-6-fosfát amidotransferasa (GFAT), první a rychlost limitující enzym hexosaminové dráhy. V příštím roce jsou takové práce čtyři. Studium podmínek exprese rekombinantních proteinů je také součástí jedné letošní práce k získání titulu PharmDr. Jiní studenti v rámci svých diplomových prací studují expresní profily vybraných tzv. „prozánětlivých“ nebo „protizánětlivých“ genů poté,
co se lidská buňka potká s uměle syntetizovanou sloučeninou nebo z rostlinného materiálu izolovanou přírodní látkou. Expresní profily sledují metodou real-time PCR, vlastní potkávání se buněk s látkami (hromadně připravovanými na Ústavu přírodních léčiv a Ústavu chemických léčiv) probíhá v buněčných kulturách in vitro. Podobnou problematiku jako studenti magisterského studijního programu řeší i doktorandi. Aktuálně se jedná o jednoho studenta
a tři studentky. Student zkoumá expresní profily po působení přírodních látek, jedna studentka sleduje exprese genů po interakci lidské buňky s probiotickými bakteriemi, druhá zkoumá interferující RNA a třetí oxidační aktivitu koordinačních sloučenin na modelu plasmidové DNA.
Kromě již zmíněné spolupráce Laboratoře biotechnologie s jinými Ústavy Farmaceutické fakulty se naskýtá otázka, co může práce v oboru biotechnologie a molekulární biologie přinést samotným studentům, jak mohou získané laboratorní návyky využít v praxi farmaceuta? Snad nemusím zdůrazňovat, že molekulární biologie tvoří elementární základ všech biologických disciplín a její metodologie je hnacím motorem stávajícího základního i aplikovaného výzkumu ve farmacii a v medicíně vůbec. Moderní výzkum ve farmacii si lze už těžko představit bez znalosti struktur informačních makromolekul a molekulárních mechanismů genové exprese. Vývoj nových léčiv je v moderních farmaceutických firmách prováděn prostřednictvím rekombinantních technologií. Proto jsou znalosti absolventů naší fakulty v oboru molekulární biologie pro jejich následné uplatnění naprosto nezbytné. Ačkoli je hlavní zaměření našich absolventů směřováno mimo molekulární biologii, přesto někteří z nich už nyní nacházejí uplatnění v laboratořích farmaceutických a specializovaných biotechnologických
společností, v ústavech Akademie věd a klinických laboratořích. Tyto instituce, v Brně například soukromé firmy BioVendor, Test-Line, Genex CZ,
některé ústavy Výzkumného ústavu veterinárního lékařství v Brně, pracoviště Biofyzikálního ústavu, Masarykův onkologický ústav či fakultní nemocnice, saturují své rostoucí požadavky na odborníky absolventy oborů molekulární biologie a genetika, respektive biochemie. Těch je však nedostatek, proto na jejich místa nastupují také absolventi jiných, převážně biologických oborů, například mikrobiologie. Rozvoj biotechnologického průmyslu v Brně v posledních
letech, dále potencovaný projekty jako je CEITEC, ICRC apod., požadavky na odborníky ještě dále zvýší. Vhodně vybavený absolvent Farmaceutické
fakulty může existující a nově vznikající prostor na trhu práce nejen vyplnit, ale díky svým znalostem a dovednostem farmaceuta výrazně posílit. Proto
by o takového absolventa měl být zájem.