Vedoucí oddělení:

Mrázek Jakub, Ing., Ph.D.

E-mail: mrazek@iapg.cas.cz Pevná linka: +420 267 090 506 Oddělení: Laboratoř anaerobní mikrobiologie Budova: Praha-Krč/

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.

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...