Dne 9. února 2016 bylo na 1. lékařské fakultě univerzity Karlovy otevřeno Centrum pokročilého preklinického zobrazování (Center of Advanced Preclinical Imaging – CAPI). Bude sloužit pro preklinický výzkum nových léčiv, který probíhá na malých zvířatech. Unikátem je přístroj využívající zcela novou tomografickou technologii zobrazování paramagnetických částic (Magnetic Particle Imager – MPI). Jde teprve o třetí komerční instalaci tohoto přístroje ve světě. Pracoviště vzniklo za podpory Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace (VaVpI). „Vybudování propojeného komplexu souvisejících technologií je největší strategickou investicí do vědeckého vybavení naší fakulty v její novodobé historii. Náklady na vybudování centra, v nichž je zahrnut nákup technologií a přístrojů včetně stavební a technické přípravy, představují přibližně 136 miliónů korun,“ uvedl děkan 1. LF UK prof. MUDr. Aleksi Šedo, DrSc. Jakými přístroji centrum disponuje? Kromě unikátního MPI zobrazovače je v centru umístěna Magnetická rezonance ICON, která využívá 3D MRI zobrazení pro anatomické studie, studium nádorové biologie, neurologický výzkum, kardiovaskulární výzkum a molekulární a multimodální zobrazování. Dále PET/ SPECT/CT multimodální zobrazovač Albira, který vědcům napomáhá při studiu multimodální scintigrafie za použití radionuklidů. Vzhledem k vysoké citlivosti umožňuje neinvazivní farmakologická a biologická vyšetření. K dalším přístrojům patří In vivo optické zobrazení Xtreme. Vivo Xtreme je in vivo optický zobrazovač kombinující 5 metod vyšetření: bioluminiscenci, multispektrální VIS-NIR fluorescenci, přímé měření radioizotopů, Čerenkovova záření a RTG zobrazení. Přístroj umožňuje současné vyšetření až 8 myší a je schopen vytvářet 3D obraz. Využívá se pro 3D optické zobrazení na pozadí RTG, lokalizaci nádorů, sledování transplantovaných buněk, rychlé zobrazení PET izotopů a Čerenkovovo záření, pozorování nanočástic, pro kostní denzitometrii, molekulární a multimodální zobrazování a vysokokapacitní farmakodynamické studie. Poslední v řadě je Zobrazovací cytometr AMNIS ImageStream X MkII, který spojuje vícebarevnou průtokovou cytometrii s optickým (mikroskopickým) zobrazením. Přístroj umožňuje rychlou vysokokapacitní obrazovou analýzu buněk (stovky tisíc v jednom vzorku). Tento cytometr je vhodný pro buněčnou signalizaci, kolokalizaci signálu, sledování mezibuněčné interakce, morfologické studie, internalizaci signálu a apoptózu. Molekulární zobrazování získává stále větší význam při přímé vizualizaci určitých molekulárních procesů in vivo, zejména těch, které jsou specifické pro různá onemocnění. Některé zobrazovací techniky, které můžeme nazvat molekulárními, byly vyvinuty již před několika desetiletími (například zobrazování pomocí značených monoklonálních protilátek, radioizotopové zobrazování receptorů apod.). Teprve současná doba nám přinesla širokou dostupnost potřebných nástrojů, které nám umožňují významně vylepšit výsledky zobrazení. Mezi tyto nástroje patří např. molekulární klonování, nanotechnologie, robotika, krystalografie, rychlá hmotnostní spektrometrie a sofistikované počítačové analýzy. Nové a vylepšené metody nám umožní získat více informací o základních biologických otázkách in vivo. V čem spočívá unikátnost tohoto centra? „Centrum je jedinečné v tom, že zde lze vyšetřovaný organismus zobrazit všemi metodami a získané obrazy vzájemně sloučit. O pozorovaném objektu zjistíme mnohem víc informací. Takováto multimodální vyšetření obvykle zahrnují překryv maximálně tří až čtyř metod, v našem centru však bude možné sloučit výsledný obraz až ze šesti různých vyšetření,“ uvedl vedoucí centra RNDr. Luděk Šefc, CSc. „Při pozorování nádoru můžeme novotvar současně znázornit například pomocí PET, CT podle kostry, MRI měkkých orgánů, MPI cévního řečiště a metodou SPECT pozorovat množství mrtvých buněk a také skrze optické zobrazení akumulaci fluorescenčně značených imunitních buněk.“ Centrum bude využívat nejenom 1. LF UK, ale bude k dispozici zájemcům z dalších vysokých škol, výzkumných institucí a firem v Česku i v zahraničí. V průběhu periody udržitelnosti projektu se UK zavázala, že pracoviště bude k dispozici pro 5 tisíc studentů a 5000 doktorandů UK. „O spolupráci již projevily zájem rovněž firmy z Německa, Švýcarska, Kanady a dalších zemí,“ uvedl dr. Šefc. Proč je metoda MPI tak výjimečná? Největší hvězdou ve skupině vyšetřovacích přístrojů je samozřejmě nová technologie MPI, která umožňuje sledovat v reálném čase procesy uvnitř organismu pomocí „špionů“ – magnetických částic (přesně superparamagnetických nanočástic oxidů železa, tzv. SPIONs). MPI využívá techniky sledování pozice těchto nanočástic v měnícím se magnetickém poli. Využívá se jev, tzv. paramagnetismus, což je vlastnost některých látek, která umožňuje jejich silnou magnetizaci v přítomnosti vnějšího magnetického pole. Výsledkem vyšetření je velmi rychlé zobrazení, které umožňuje průběžné sledování objektu s rozlišením do 0,4 mm. „Tyto částice (např. oxidy železa) můžeme vstříknout do krevního oběhu, čímž získáme vykreslení kompletního cévního zásobení. Slouží také k označení struktur, které chceme v organismu detekovat. Můžeme jimi označit jednotlivé buňky nebo třeba lékové nosiče,“ vysvětluje dr. Šefc. Metoda je velmi citlivá a nepůsobí sledovanému objektu radiační zátěž. Nevyžaduje ani použití jódových sloučenin, které jsou jinak potřebné ke zvýšení kontrastu. Díky rychlosti snímání je možné zaznamenat bez poškození organismu libovolně dlouhý film, z něhož se dá zjistit, kde se buňky či molekuly označené těmito nanočásticemi v průběhu času nacházejí. Přístroj lze využít pro netoxickou angiografii, dokonalé sledování buněk živých organismů, sledování lékových nosičů v organismu, výzkum nanorobotiky v organismech, kardiovaskulární výzkum a regenerační medicínu. Vědci očekávají od nové technologie v budoucnu velký klinický přínos. „Zdokonalené MPI by mohlo odstranit nevýhody všech aktuálně používaných metod, a to jak zátěž pro organismus, tak schopnost poskytnout jen statický obraz,“ dodává Luděk Šefc. Jak se přihodilo, že univerzita mohla vybudovat tak skvěle vybavené centrum? Praha byla přídělem financí z evropských fondů dlouho opomíjena, a když se objevila vhodná výzva, univerzita si velmi dobře připravila prezentaci projektu, a proto výběrové řízení navzdory velké konkurenci dopadlo úspěšně. Biomedicínský výzkum je tímto posunut velmi dopředu a pracoviště se stalo součástí významných infrastruktur, jako jsou Czech Bioimaging a mezinárodní Eurobioimaging. Výzkum je určen výhradně pro studium malých zvířat? Výzkum probíhá především na myších a potkanech, čemuž jsou přizpůsobeny i rozměry vyšetřovacích zařízení. Naštěstí je myš geneticky velmi podobná člověku, a jelikož princip MPI je znám teprve velmi krátkou dobu, zatím nebyl vyvinut přístroj, který by prosvítil organismus velkosti lidského těla, ale výrobce, společnost Philips, intenzivně pracuje na dalším vývoji, aby do 10 let přístroj na vyšetření lidského těla vyvinut byl. Objevily se během realizace projektu nějaké problémy? Profesor Šedo říká, že největším nepřítelem byl čas a nepřátelská legislativa. Prostor musel být rekonstruován v rekordně krátké době, což bylo velmi náročné především s ohledem na speciální odstínění místnosti, kde je MPI instalováno. Vzhledem k energeticky náročnému odstínění musela být použita měď. 1. LF UK je v biomedicínském a klinickém výzkumu institucí stále úspěšnější – svědčí o tom jak počty a kvalita publikací, tak i řešených grantových projektů. Vědecká práce, pregraduální a postgraduální výuka probíhá na 75 teoretických ústavech a klinických pracovištích společných se Všeobecnou fakultní nemocnicí, Fakultní nemocnicí v Motole, Ústřední vojenskou nemocnicí, Thomayerovou nemocnicí, Nemocnicí Na Bulovce, ale i v dalších mezioborových centrech včetně řady celostátních. 1. LF UK se rovněž podílí na projektu BIOCEV – evropském vědeckém centru excelence v oborech biotechnologie a biomedicíny – a projektu Kampus Albertov, zaměřeném na rozvoj excelentních vědeckých a výukových aktivit Univerzity Karlovy v oblasti přírodních a lékařských věd. Takto skvěle vybavené centrum pozici fakulty do budoucna ještě více posílí. Zpracovala Ivana Strasmajerová