Integrace týmu pro vývoj a výzkum nových principů nanotechnologie v biomedicíně pro vzdělávání a lékařskou praxi

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Zadavatel: Ministerstvo školství a mládeže a tělovýchovy
Číslo operačního programu: CZ.1.07
Název operačního programu: Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost
Číslo prioritní osy: Terciární vzdělávání, výzkum a vývoj
Číslo oblasti podpory: 7.2.3
Název oblasti podpory: Lidské zdroje ve výzkumu a vývoji
Název výzvy: Žádost o finanční podporu z OPVK – Ipo – oblast podpory 2.3
Číslo výzvy: 20
Název projektu: Integrace týmu pro vývoj a výzkum nových principů nanotechnologie v biomedicíně pro vzdělávání a lékařskou praxi
Zkrácený název projektu: NANOINTEGRACE
Název projektu ANG.: Integration of the team for research and development of new principles of nanotechnology in biomedicine for education and medical practice
Registrační číslo projektu: CZ.1.07/2.3.00/20.0306
Číslo jednací:  13216/2011-463
Datum zahájení realizace projektu: 1.8.2012
Datum ukončení realizace projektu: 30.6.2015

ANOTACE (STRUČNÝ OBSAH) PROJEKTU

Projekt má za cíl vytvoření vědeckého týmu na ČVUT FBMI pod vedením reintegrujícího profesora, který se bude zabývat vývojem a výzkumem nových nanotechnologických součástek pro využití v lékařství, bude školit a vzdělávat studenty FBMI v oborech nanotechnologií v medicíně a díky kontaktům reintegrujícího profesora přivede na FBMI nové kontakty na špičková zahraniční pracoviště pracující v oboru nanotechnologií, které povedou k začlenění FBMI do dalších mezinárodních i národních vědeckých projektů. Tým se skládá z odborníků
z oblasti materiálového výzkumu, organické chemie a biochemie, imunologie, psychiatrie, neurologie a biomedicínského inženýrství, kteří budou pracovat na vývoji nových nástrojů pro bezkontaktní monitorování onkogenních transformací pomocí luminiscenčních nanodiamantů a na vývoji diamantových mikroelektrod pro hloubkovou mozkovou stimulaci pro léčení depresí a parkinsonovy choroby.

CÍLE A REALIZACE PROJEKTU

Projekt má za cíl vytvoření vědeckého týmu pod vedením reintegrujícího profesora, specializovaného v oboru nanotechologií a konvergujících věd, který vytvoří personální základnu v oboru nanotechnologií v biomedicínských vědách na Fakultě biomedicínského inženýrství ČVUT v Praze (FBMI). Smyslem tohoto projektu je vytvoření týmu špičkových odborníků interdisciplinárního výzkumu a vytvoření plánu výchovy pro uplatňování principů nanotechnologie do praxe, počínaje přenosem špičkového zahraničního výzkumu a dále výukou studentů. Po dokončení projektu bude nově sestavený funkční tým užitečný pro monitorování klinických aplikací na lékařských zařízeních resp. naplňování  pracovních míst v oblasti lékařství a zdravotnické techniky pracujících s nanotechnologií. Vytvoření týmu na FBMI umožní ve finálním stadiu školení odborníků pro medicínu a lékařskou techniku a vytvoření nových vysoce kvalifikovaných pracovních pozic v oblasti nanotechnologií. Tým podpoří rozvoj vědy a výzkumu v oblasti nových lékařských součástek jako jsou dlouhodobé implantáty pro stimulaci nervových buněk pro terapie hluboké mozkové stimulace (DBS) a nástroje vysokorozlišovacích zobrazování pro cílenou imunologickou diagnózu v buňkách, uplatněnou jako markery pro onkogenní transformace. Vědecko-výzkumná činnost týmu umožní zapojení v národních a mezinárodních projektech a přivede na FBMI nové kontakty a projekty 7 a 8 RP EU a již zaběhnuté spolupráce integrujícího profesora se zahraničím. Projekt bude využívat infrastukturu a odborný základ, který je částí řešených EU a národních projektů Miloše Nesládka v ČR a to např. COST - FBMI a partnerských institucích (UOCHB: BIOKOM projekt KAN, UOCHB, FzU - projekt DINAMO RP7) a kterých se účastní mladí vědci z ČR a ústavy AV ČR.

ZDŮVODNĚNÍ POTŘEBNOSTI PROJEKTU

Předkládaný projekt odráží současný trend vzrůstajícího podílu nanotechnologií v medicíně pro nové léčebné terapie a lékařskou techniku. Tento směr v ČR doposud ve vzdělávacím cyklu chybí a jeho neúplné části jsou přednášeny jako doplňky k učebním programům. Slučování fyzikálních a chemických principů pracujících v oblasti nanorozměrů s biologickými vědami má nesmírný dopad na úroveň poznání biomolekulárních reakcí, vedoucích na buněčné úrovni k onemocněním, které jsou v současné době studovány pouze makroskopicky. Projekt se orientuje na vytvoření vědecké a učební základny pro tento typ bezkontaktní biologické diagnostiky. Typickým příkladem jsou nádorová onemocnění, kde dostupnost nástrojů pro dynamické monitorování na úrovni individuálních molekul, jako např. imunoindikátorů, v reálném čase povede k detekci inicializace nádorových onemocnění, tak i jejich včasné léčbě cíleně dodávanými léčivy. Druhý příklad je monitorování biochemickosynaptických procesů v nervových systémech a jejich stimulace pomocí mikroelektrodových implantátů na léčení např. Parkinsonovy nemoci, epilepsie či psychických poruch, kde rovněž neexistují efektivní nástroje léčby. Výše jmenované tématiky stojí na špičce výzkumu nanotechnologií v oblasti konvergujících věd a to jak svými vysoce impaktovanými publikačními výstupy tak i lékařskými aplikacemi. V ČR se tato problematika řeší pouze v rámci úzkého akademického výzkum. V oblasti VŠ postrádáme jak vědecké kapacity tak i přenos znalostí do výuky studentů. Díky zavádění výsledků nanotechnogií do medicíny bude v nadcházejících 5 letech v ČR nedostatek kvalifikovaných odborníků. Předkládaný směr úzce navazuje na strategie EU v oblasti konvergujících věd a jejich klinických aplikací.

PŘÍNOS PRO CÍLOVOU SKUPINU

V oblasti vědy a výzkumu týmu spočívá přínos pro řešenou tématiku v propojení výzkumu na FBMI (zobrazovací metody nanotechnologie) s výzkumem na ústavech AVČR. Tento výzkum zahrnuje odborníky z oblasti přípravy nanomateriálů, organické chemie povrchu a fyziologického výzkumu nádorových buněk. Specificky v UJF Řež, budou připravovány fluorescenčních diamantové a uhlíkové nanočástice pro biomolekulární zobrazovací metody in-vitro a in-vivo v buňkách. UOCHB: funkcionalizace povrchů nanočástic a gratování targetovacích molelekul i molekul pro imunologickou a nádorovou detekci. MBÚ výzkum nanočásticových systémů a biomolekulárních interakcí in-vivo pro detekci nádorů a jejich léčení. Druhé téma je použití metod pro výzkum nervových systémů a výzkum součástek pro terapii elektrickou stimulací (navazující na EU project COST, FP7 ACIN, FPT NAMASEN. Projekt využívá biokompatibilních uhlíkových vrstev pro tyto aplikace. Neuroimplantáty jsou targetovány pro chronickou hloubkovou mozkovou stimulaci (DBS) pro Parkinsonovy nemoci, epilepsie. Aplikace DBS při léčení psychických poruch které jsou resistentní na farmakoterapeutika. Rozhraní vytvořené mezi elektrodou a buňkou využívá nový typ kontaktu mezi mikroelektrodou a nervovou buňkou umožňující dvousměrnou komunikaci s méně invazivním charakterem a zobrazování  biochemického okolí, dlouhodobou funkcí invivo bez gliotické degradace, resp s antiinflamatorním účinkem. Systémy jsou vyvinuty na principu intracelulárního kontaktu pomocí revoluční techniky fagocytózy elektrody buňkou. Hlavním přínosem pro cílové skupiny je proto vytvoření koherentního týmu, který umožní propojit jednotlivé dílčí tématiky výzkumu nanotechnologií pro medicínu v jeden koherentní celek pod vedením uznávaného odborníka, tak umožní dosáhnout v krátkém časovém termínu důležitých výsledků a přenést tyto vědomosti jak na mladé vědce a PhD studenty tak zaškolit studenty bakalářského a mgr studia na FBMI.

POPIS REALIZACE PLÁNOVANÝCH AKTIVIT PO UKONČENÍ FINANCOVÁNÍ Z ESF

Po ukončení financování a ESF bude na FBMI působit stabilní tým odborníků, kteří pokryjí pokračující aktivity. Tým bude pokračovat v aktivitách uvedených v projektu, zejména v aktivitách spojených se zapojením studentů, vzděláváním studentů, vědeckých aktivitách a aplikačních strategiích a tyto aktivity dále rozšíří, kde dlouhodobým cílem je vytvoření magisterského oboru Nanotechnologie pro medicínu a založením Centra pro nanotechnologie v biologii a medicíně fungujícího pod FBMI a které bude dále rozvíjet vědecké aktivity. Vzhledem k dlouhodobě úspěšné spolupráci s partnery (projekt BIOKOM, DINAMO), ve spolupráci bude pokračováno i po skončení financování z EFS. Tým vytvořený v tomto projektu zajistí pokračování aktivit personálně, finančně bude pokračování zajištěno:

  1. Přechod na financování pomocí národních a EU projektů na základě dosažených výsledků a získaných zahraničních spoluprací. Tyto zahraniční spolupráce existují již nyní v rámci řešených projektů reintegrujícího vědce (DINAMO: FP7, MOLESOL: FP7). Garant projektu má mimořádné zkušenosti s řešením EU projektů ( v rámci jeho kariery získal projekty za ca 1.5 mld. KC - 60 mil Euro) Proto zapojeni FBMI do nových projektu umožní další finanční zdroje a integraci FBMI do EU výzkumu. To povede dále k nárůstu publikačních výsledků a aplikací.
  2. Financování pomocí výsledků aplikací uvedených do praxe v rámci spolupráci se zúčastněnými pracovišti.
  3. Financování v rámci zvýšení počtu studentů na FBMI a otevřením nového oboru Nanotechnologie pro biomedicínu.
  4. Dofinancování na základě dosažených výsledků, hodnocených v systému RIV.
  5. Financování v rámci kontraktového výzkumu s lékařským a farmaceutickým průmyslem, např. je zájem o nové druhy neuroimplantátů které by se mohly vyrábět v ČR pro hlubokou mozkovou stimulaci. V současné době je ve světovém měřítku již naimplantováno cca 30 tisíc přístrojů.