Onkologické ochorenia predstavujú závažný zdravotný, psychologický a spoločenský problém. Vzhľadom na starnutie populácie, zmeny životného štýlu a životného prostredia ich výskyt neustále narastá. Výskum v oblasti nanomedicíny v CIB sa zameriava na zmiernenie negatívnych dôsledkov chemoterapie a zefektívnenie protinádorovej liečby prostredníctvom dvoch hlavných prístupov:
- Vývoj selektívneho nanotransportného systému pre cielený transport liečiv: Cieľom je vytvoriť nanonosiče schopné cielene dopraviť účinné látky priamo k nádorovým bunkám. Tieto systémy majú vysokú afinitu k špecifickým receptorom na povrchu nádorových buniek a potenciál pre personalizáciu liečby na základe individuálnych mutácií pacientov.
- Fotodynamická terapia (PDT): Skúmajú sa mechanizmy fotodynamicky navodenej bunkovej smrti s cieľom optimalizovať túto terapeutickú metódu. Výskum prebieha na bunkovej úrovni, v modelovom systéme chorioalantoickej membráne kuracieho embrya a in vivo na zvieracích modeloch, pričom cieľom je vyvinúť protokoly aplikovateľné v klinickej praxi.
Proteínové inžinierstvo
Výskumná oblasť proteínového inžinierstva v CIB je zameraná na vývoj a charakterizáciu biomakromolekúl – predovšetkým enzýmov a väzbových proteínov – s novými alebo vylepšenými vlastnosťami pre aplikácie v biomedicíne, diagnostike, biotechnológii a syntetickej biológii. Pri vývoji nových proteínov sa využívajú moderné technológie racionálneho dizajnu, ako aj metódy riadenej evolúcie vrátane vysokopriepustného skríningu, ribozomového a kvasinkového displeja.
Vývoj stafylokinázy ako trombolytického agensu novej generácie
Jednou z hlavných vývojových línií je inžiniering stafylokinázy, bakteriálneho proteínu s potenciálom pre trombolytickú terapiu. Cieľom je pomocou riadenej evolúcie a struktúrneho dizajnu vytvoriť varianty stafylokinázy s:
- vyššou špecificitou voči fibrínu (na obmedzenie systémových nežiaducich účinkov),
- zvýšenou stabilitou v sére,
- zniženou imunogenicitou pre bezpečné klinické použitie.
Vyvíjané stafylokinázové konštrukty predstavujú perspektívne biologické liečivá pre akútne trombotické stavy, ako sú infarkty a mŕtvice.
Inžinierstvo haloalkánových dehalogenáz pre biokatalýzu a biosenzory
CIB sa dlhodobo venuje proteínovému inžinierstvu haloalkánových dehalogenáz – enzýmov schopných katalyzovať odstraňovanie halogénov z organických zlúčenín. Využívajú sa najmä v oblastiach:
- biodegradácie environmentálnych polutantov (napr. chlórované uhľovodíky),
- vývoja biosenzorov na detekciu environmentálnych kontaminantov,
- biokatalýzy v organickej syntéze.
Pomocou riadenej evolúcie, štrukturálnej analýzy a modelovania enzým-substrátových interakcií sa vytvárajú varianty s vylepšenou špecificitou, termostabilitou a substrátovou toleranciou.
Vývoj fotosenzibilizátorov na báze LOV2 domény
V rámci optogenetiky a fotofarmakológie sa v CIB realizuje aj vývoj fotosenzibilizátorov založených na LOV2 doméne (Light-Oxygen-Voltage domain 2), ktorá je citlivá na modré svetlo a umožňuje kontrolu proteínovej aktivity pomocou osvetlenia. Cieľom výskumu je:
- vytvoriť modulárne, svetlom ovládateľné konštrukty, ktoré umožňujú riadiť aktivitu fúzovaných terapeutických alebo signálnych proteínov,
- regulovať intracelulárne procesy (napr. apoptózu, signalizáciu) svetlom v reálnom čase,
- navrhovať fotosenzibilizátory s optimalizovanou kinetikou návratu do tmavého stavu a s možnosťou zacielenia do vybraných bunkových kompartmentov.
Tieto výskumné aktivity vytvárajú základ pre vývoj inteligentných biomolekúl s kontrolovanou aktivitou, ktoré nájdu uplatnenie v precíznej medicíne, biológii buniek aj syntetickej biológii.
Starnutie a oxidačný stres
Táto výskumná oblasť integruje štúdium molekulovej bioenergetiky bunkového dýchania a regulácie oxidačného stresu. Skúmajú sa mechanizmy prenosu elektrónov a protónov v mitochondriách, produkcia reaktívnych foriem kyslíka, ako aj procesy bunkovej smrti spojené s dysfunkciou mitochondrií.
Výsledky výskumu prispievajú k hlbšiemu porozumeniu procesov starnutia a mechanizmov vzniku neurodegeneratívnych a onkologických ochorení, čím vytvárajú predpoklady pre vývoj nových terapeutických stratégií.
