
Výzkum
Výzkum
Vedoucí oddělení:
Mrázek Jakub, Ing., Ph.D.
![]() |
|
Videospot laboratoře
Odkaz pro stažení videa a titulků.
Výzkum
Naše laboratoř se již více než čtyřicet let zabývá anaerobní mikrobiologií se zaměřením na trávicí trakt (TT) zvířat a lidí.
Mikrobiota trávicího traktu živočichů má nezastupitelnou úlohu – účastní se rozkladu živin a produkce metabolitů prospěšných pro hostitele, stimuluje jeho imunitní systém a brání kontaminaci škodlivými mikroorganizmy. V současné době je považovaný za samostatný tělní orgán s individuálním i evolučním vývojem. Svou úlohu také hraje v celé řadě nejen civilizačních chorob (obezita, cukrovka, ulcerózní kolitida, Crohnova nemoc, nádory TT,...), ale také u nemocí zdánlivě s TT nesouvisejícími (autismus, Alzheimerova nemoc). Při studiu mikrobioty TT lze použít dva přístupy: mikrobiologický, kdy izolujeme a popisujeme nové mikroorganizmy, a molekulárně genetický, kdy mikrobiom analyzujeme jako celek, bez nutnosti kultivací. Oba tyto způsoby jsou na našem pracovišti zastoupené.
Charakterizace mikroorganizmů
Metodickým základem našeho výzkumu je izolace a kultivace nových taxonů bakterií a hub a jejich popis z hlediska morfologie, metabolizmu a jejich úlohy v hostitelském ekosystému. V současnosti se také intenzivně zabýváme fylogenetikou (biologický obor zaměřený na klasifikaci a zhodnocení evolučních vztahů mezi organizmy na základě molekulárních markerů) bakteriální čeledi Bifidobacteriaceae, řádu Lactobacillales a rodu Propionibacterium. Zaměřujeme se na prospěšné baktérie TT (bifidobakterie, laktobacily) a také na potenciálně technologicky významné baktérie s vysokými enzymatickými aktivitami na rozklad celulózy a xylanu (anaerobní houby, G+ butyrát produkující bakterie a bakterie mléčného kvašení). V rámci těchto studií bylo na našem pracovišti popsáno několik nových mikrobiálních druhů (Tabulka 1.).
Tabulka 1: Nové mikrobiální druhy popsané LAM.
Druh |
Řád |
Hostitel |
Autor |
Publikováno |
Butyrivibrio hungatei |
Clostridiales |
ovce |
Kopečný J. |
2003 |
Pseudobutyrivibrio ruminis |
Clostridiales |
skot |
Kopečný J. |
2003 |
Butyrivibrio proteoclasticus |
Clostridiales |
skot |
Kopečný J. |
2008 |
Bifidobacterium bombi |
Bifidobacteriales |
čmelák |
Killer J. |
2009 |
Bombiscardovia coagulans |
Bifidobacteriales |
čmelák |
Killer J. |
2010 |
Bifidobacterium actinocoloniiforme |
Bifidobacteriales |
čmelák |
Killer J. |
2011 |
Bifidobacterium bohemicum |
Bifidobacteriales |
čmelák |
Killer J. |
2011 |
Pseudoscardovia suis |
Bifidobacteriales |
divoké prase |
Killer J. |
2013 |
Alloscardovia macacae |
Bifidobacteriales |
makak |
Killer J. |
2013 |
Lactobacillus rodentium |
Lactobacillales |
Myš domácí |
Killer J. |
2014 |
Lactobacillus bombi |
Lactobacillales |
čmelák |
Killer J. |
2014 |
Pseudoscardovia radai |
Bifidobacteriales |
Prase divoké |
Killer J. |
2014 |
Lactobacillus apis |
Lactobacillales |
včela |
Killer J. |
2014 |
Vagococcus entomophilus |
Lactobacillales |
Vosa obecná |
Killer J. |
2014 |
Agathobacter ruminis |
Clostridiales |
skot |
Kopečný J. |
2015 |
Piromyces irregularis |
Neocallimastigales |
ovce |
Fliegerová K. |
2015 |
Alloscardovia venturai |
morče |
Killer J. |
2017 |
|
Bifidobacterium apri |
Bifidobacteriales |
Prase divoké |
Killer J. |
2017 |
Galliscardovia ingluviei |
Bifidobacteriales |
nosnice |
Killer J. |
2017 |
Lactobacillus caviae |
Lactobacillales |
morče |
Killer J. |
2017 |
Obrázek 1: Mikroskopický preparát zástupců Bifidobacteriales a Neocallimastigales.
Analýzy mikrobiálních diverzit
Druhým metodickým přístupem, který kultivace mikroorganizmů nevyžaduje, je využití molekulárně genetických metod: „klasických“, založených převážně na specifických PCR, restrikční analýze, elektroforetické separaci a Sangerově sekvenování, a „moderních“ metod, využívajících technik sekvenování nové generace (NGS). Všechny tyto přístupy jsou na našem pracovišti zavedené a jsou používané jak pro popis jednotlivých izolátů (např. metodou celogenomového sekvenování), tak i komplexních mikrobiálních ekosystémů metodami PCR-DGGE, real-time PCR a NGS.
Řešená témata zahrnují analýzy mikrobioty pacientů se střevními zánětlivými nemocemi a stanovení vlivu léčby (biologická léčba anti-TNFalfa, prebiotika, transplantace mikrobiomu), studium metabolického syndromu u pacientů se schizofrenií a úlohu mikrobioty v ose „mozek-střevo“ (autismus, alzheimerova nemoc). Kromě těchto humánně zaměřených studií se naše laboratoř také zabývá popisem a změnou mikrobiálních populací při zpracování bioodpadu s cílem zvyšování produkce bioplynu, nebo naopak úlohou bachorových mikroorganizmů při snižování produkce metanu hospodářskými zvířaty.
Obrázek 2: Mikrobita TT koz na různé dietě (Grilli a kol., 2016).
Obrázek 3: Mikrobiom habituovaných (H) a nehabituovaných (U) goril (Gomez a kol., 2015).
Spolupráce
Řada našich studií je realizovaná formou spolupráce s
- tuzemskými lékařskými pracovišti (IKEM, 2. lékařská fakulta, ISCARE)
- univerzitami (Zemědělská univerzita v Praze, VŠCHT, Masarykova univerzita v Brně)
- soukromými výzkumnými institucemi (Zemědělský výzkum, s. r. o., Výzkumný ústav včelařský, s. r. o.)
- pracovišti dalších ústavů AV ČR (MBÚ, FGÚ, ÚMG, ÚBO)
Kromě těchto aktivit udržuje naše laboratoř také úzké spolupráce s řadou zahraničních pracovišť:
- Rowettův ústav (Velká Británie)
- AG Research (Nový Zéland)
- Univerzita Ljubljana (Slovinsko)
- Univerzita Mendoza (Argentina)
- Univerzita Innsbruck (Rakousko)
- a další...