Molekulární biologie a imunologie/imunogenetika člověka

Současná témata výzkumu

Kostní remodelace ve fyziologických a patologických procesech

Po celou dobu života je kost značně proměnlivou tkání, která podléhá neustálým remodelacím. Na této dynamice se podílí především dva typy buněk – osteoklasty a osteoblasty. Osteoklasty jsou mnohojaderné buňky a jediný známý typ buněk schopný kost resorbovat. Osteoblasty naproti tomu disponují schopností tvořit novou kostní tkáň sekrecí osteoidu a současně mohou inhibovat resorpční aktivitu osteoklastů. K přirozenému posunu rovnováhy mezi novotvorbou a resorpcí kosti dochází nejprve v období od počátku vývoje kostí až do 28 let, kdy je kvůli růstu kosti intenzivnější činnost osteoblastů. Přibližně od 50 let pak vlivem hormonálních změn souvisejících se senescencí a u žen zároveň s menopauzou začíná převažovat činnost osteoklastů, jejímž následkem je řídnutí kostí. Změny v přirozeném metabolismu kostí ve prospěch resorpce osteoklasty během i mimo tato období jsou příčinou nadměrného úbytku kostní hmoty a následného časného rozvoje osteoporózy.

V našem výzkumu se zaměřujeme zejména na činnost osteoklastů, které diferencují z jednojaderných buněk periferní krve. Předpokládá se, že zvýšená diferenciace osteoklastů z jejich prekurzorů by mohla být jednou z příčin vysokého výskytu osteoporózy u některých chronických zánětlivých onemocnění. Tuto souvislost zkoumáme například u RA, SLE, spondyloartritidy nebo celiakie. Druhou oblastí našeho zájmu jsou možné mechanismy, které u každého jedince ovlivňují předpoklady ke zvýšenému úbytku kosti a rozvoji osteoporózy. Zaměřujeme se tak na možné příčiny interindividuální variability ve vzniku a činnosti osteoklastů, zejména v souvislosti s genetickými polymorfismy ovlivňující „nastavení“ imunitních buněk a možné epigenetické mechanismy ovlivňující kostní metabolismus.

Výzkum probíhá ve spolupráci s Revmatologickým ústavem a FNKV a propojuje molekulární a osteologickou problematiku, které jsou obě na Katedře řešeny.

Úloha přirozené imunity a periferního prolaktinu v imunitních dysbalancích

Jedna z částí molekulárně antropologického výzkumu je zaměřena na úlohu stresového hormonu prolaktinu a přirozené imunity v imunitních reakcích organismu, a vliv prolaktinu na rozvoj systémových i orgánově specifických autoimunitní onemocnění. Prolaktin je peptidový hormon strukturně podobný členům hemopoeticko-cytokinové rodiny a prostřednictvím IRF-1 (interferon regulatory factor 1) se účastní maturace a diferenciace imunitních buněk: ovlivňuje zrání B lymfocytů a zasahuje do jejich funkce, podporuje tvorbu protilátek a autoprotilátek. PRL však stimuluje i T lymfocyty k proliferaci a podporuje syntézu cytokinů jako je IL-2, čímž se podílí na Th1 imunitní odpovědi. Jeho nadbytek vede k porušení rovnováhy, zvýšenému přežívání autoreaktivních imunitních buněk a vytvoření prostředí pro rozvoj autoimunitní odpovědí. PRL gen se skládá ze 6 exonů, a 2 promotorových oblastí. Mimohypofyzární produkce prolaktinu je řízena alternativním promotorem a je při ní transkribován exon 1A. V GATA sekvenci alternativního PRL promotoru byl detekován funkční polymorfismus -1149 G/T, jehož G alela vede ke zvýšené produkci prolaktinu v lymfocytech. Ukazuje se, že zatímco v závažných imunopatologických stavech typu sepse a multiorgánové selhání je jistá míra produkce prolaktinu v monocytech nezbytná pro nastartování imunitního systému a přežití těžkého stavu, u orgánově specifických autoimunitních chorob jako jsou T1D, LADA a celiakie prolaktin exprimovaný cirkulujícími monocyty nebude hrát podstatnou úlohu v patogenezi ani v průběhu onemocnění.

Glaukom: molekulárně imunologické studium biomarkerů ze slz

Glaukom je multifaktoriální, chronická, degenerativní neuropatie zrakového nervu a jedna z nejčastějších příčin slepoty. Postihuje až 3,54 % lidí ve věku 40 až 80 let. Vzhledem k faktu, že se očekává celosvětový nárůst počtu postižených do roku 2040 na 112 milionů, stalo se studium mechanismů rozvoje glaukomu, genetických i environmentálních rizikových faktorů a hledání vhodných diagnostických i prognostických markerů a možností účinné prevence prioritní otázkou zdravotnictví. Pravděpodobně největším rizikem vzniku glaukomu a diagnostickým znakem zároveň je zvýšený nitrooční tlak nad 21mmHg. Dalším z možných rizikových faktorů je autoimunitní porucha.

Výzkumná témata týkající se glaukomu lze rozdělit do dvou okruhů: První z nich se zaměřuje na studium cytokinů a proteinů v slzách pacientů s glaukomem s ohledem na délku trvání, průběh onemocnění a řadu klinických parametrů. Cílem je pochopit na molekulární a buněčné úrovni imunitní procesy v oku a jeho bezprostředním okolí, které předcházejí/doprovázejí glaukom, a identifikovat markery, jež se mohou stát cennými diagnostickými či léčebnými nástroji.

Druhý okruh studuje glaukom s ohledem na jeho potenciální autoimunitní pozadí. U pacientů s glaukomem je pozorován výskyt autoprotilátek v séru, přičemž je známo, že přítomnost autoprotilátek způsobuje na straně jedné ztrátu gangliových buněk sítnice s následkem poškození zrakového nervu podobného glaukomovému poškození, na druhé straně však mají některé protilátky i ochrannou povahu pro neuroretinální buňky. Cílem je přispět k pochopení molekulárních mechanismů, které jsou základem citlivé rovnováhy mezi autoagresí a ochranou autoprotilátek v patogenezi glaukomu.

Výzkum je odvozen od neinvazivního přístupu (odběr slz) a využíváme metod multiplexové analýzy vybraných analytů – cytokinů (BioPlex Immunoassay, Bio-Rad), proteinů vč. (auto)protilátek (hmotnostní spektrometrie – spolupráce s Biotechnologickým a biomedicínským centrem Akademie věd a Univerzity Karlovy ve Vestci – BIOCEV), a v neposlední řadě rodokmenové analýzy spolu s genotypováním rizikových či suspektních lokusů DNA.

Molekulárně genetické aspekty autoimunitních onemocnění

Poslední část našeho výzkumu v oblasti autoimunitních onemocnění se týká molekulárně genetického studia chorob jako například T1D, SLE, RA, PsA. Náplní tohoto studia je objasňování odlišností genetické predispozice v závislosti na věku v době manifestace choroby.