Lidé

31. července 2017

Biofyzika je náročný obor vyžadující znalosti biologie i technickou zdatnost, říká oceněný Čmiel

Výzkumnice Larisa Baiazitova prohlíží vizualizaci objemových dat složených z jednotlivých snímků endoteliálních buněk | Autor: Archiv Ústavu biomedicínského inženýrství

Za výzkum kardiomyocytů a jejich vlastností získal Vratislav Čmiel z Ústavu biomedicínského inženýrství FEKT VUT cenu Československé mikroskopické společnosti. Kromě nových výsledků se mu totiž podařilo přinést i zajímavé technické řešení a inovaci na poli mikroskopie. Na fakultě posledních deset let rozvíjí oblast biofyziky a studentům představuje například možnosti fluorescenční mikroskopie či pokročilé analýzy živé tkáně.

Díky netradiční kombinaci technik a nejrůznějším vlastním vynálezům obdržel Vratislav Čmiel za svou dizertační práci významné ocenění. „Používal jsem totiž jak standardní, tak pokročilé mikroskopy a techniky práce s nimi. K tomu jsem navíc vytvořil například optické rozbočovače. Tak abych mohl při sledování použít dvě kamery zaráz. Získal jsem tím zajímavá data a nabídl nové postupy, které se v praxi osvědčily,“ popsal Čmiel, v čem byla jeho práce unikátní.

Pomocí mikroskopů sledoval srdeční buňky, takzvané kardiomyocyty, z potkanů. Konkrétně ho zajímalo jejich pulzování, tedy excitace a kontrakce. „Používal jsem jak samostatné izolované kardiomyocyty, tak upravené kmenové buňky, které vytváří shluky kardiomyocytů. Díky světelné mikroskopii se zobrazením ve světlém poli jsme schopni sledovat detailní změny při roztahování a stahování buněk. Současným využitím fluorescenční mikroskopie dokážeme navíc hodnotit např. změnu koncentrace vápníkových kationtů. Získáváme tím řadu signálů, které mají jasnou souvislost, a po jejich zanalyzování se dozvídáme více o elektrofyziologických vlastnostech srdečních buněk,“ vysvětlil Čmiel.

Kardiomyocyty používají výzkumníci například k testování léčiv. Potřebují proto spolehlivě rozeznat změny v reakci buněk. Třeba proto, aby bylo možné doporučit správnou koncentraci léku. Na ústavu se věnují také značení buněk určených pro transplantaci. „Při transplantaci potřebujeme vědět, které buňky jsou nové, a jak spolupracují s původní tkání. Do jednotlivých buněk tak vpravujeme fluorescenční barvy a zkoumáme jejich viditelnost, či železité nanočástice, které lze odlišit od zbytku tkáně při použití magnetické rezonance,“ popsal Čmiel.

Vratislav Čmiel při převzetí diplomu a ceny soutěže o nejlepší PhD. disertaci 2016 | Autor: Archiv Vratislava Čmiela

Podle oceněného výzkumníka jsou biofyzika a biomedicína unikátní a velmi komplexní obory, které zahrnují jak znalosti biologie, tak technickou zručnost, znalost práce v laboratoři či schopnost měřit a analyzovat data. „Oproti běžnému základnímu výzkumu jsme schopni dělat pokročilá měření a díky tomu získávat i komplexnější analýzy a výsledky. Pracujeme jak se signály, tak s obrazy. K tomu potřebujeme kromě kvalitních mikroskopů, rychlých a citlivých kamer či mikroelektrodového pole i vlastní invenci, kdy zařízení různě propojujeme a některé elektromechanické prvky si doděláváme sami,“ dodal Čmiel s tím, že nejvíce se zaměřují na preklinické testování buněk a tkání.

Studenti VUT zatím mohou v bakalářském i magisterském studiu absolvovat předmět zaměřený na základy biofyziky a elektrofyziologii buněk. „Momentálně ale připravujeme i specializovanější předmět pro magisterské studenty, ve kterém bychom se měli věnovat tkáňovému inženýrství,“ podotkl Čmiel. Zároveň ústav plánuje podpořit magisterské a zejména doktorské studenty ve výzkumu v oblasti biofyziky. Podle Vratislava Čmiela je totiž mladých výzkumníků na tomto poli stále málo.

(zep)

TémataFakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav biomedicínského inženýrství Biofyzika Mikroskopy