1 doc. RNDr. Petra Bořilová Linhartová, Ph.D., MBA ENVIRONMENTAL GENOMICS MICROBIOME LABS Etiopatogeneze multifaktoriálních chorob a lidský mikrobiom MPPP Úvod petra.linhartova@recetox.muni.cz ̶ DISCERN 2023-2025 HORIZON ̶ „Esophageal Cancer“ Co-PI, 2020-2023 AZV ČR ̶ „Cysts“ PI, 2020-2023 AZV ČR ̶ „Nano-floss with Probiotics“ Co-PI, 2020-2023 TAČR ̶ „Oral Health“ Co-PI, 2017-2020 AZV ČR Výzkum a projekty Environmentální genomika 2 Zeggini et al., 2019 Biomarker discovery Construction of polygenic risk scores Pharmacogenomic markers (PGx) Prognosis Epigenetics Human genome analysis Metagenomics Transcriptomics 3 Petra Bořilová Linhartová Leader Terezie Slámová Administrator Student Kateřina Vyklická PhD student Dávid Száraz PhD student Pavla Holochová Researcher Maximilián Rada Student Petra Brenerová Lab manager Dominika Krčmárová Student Terezie Poláčková Student Gabriela Turčinová Student Natálie Mlčůchová PhD student Jana Vrzalová Technician Zuzana Marinčák Vranková PhD student Simona Farníková Student Tým Lenka Bodokyová Student Sabina Cerulová Student Adam Majer Student Eliška Pivrncová PhD student Jan Hofman Student 4 Orální dysbióza Orální choroby ̶ Zubní kaz ̶ Apikální periodontitida, radikulární cysta ̶ Parodontitida a Periimplantitida ̶ Osteonekróza čelisti ̶ Onemocnění sliznice dutiny ústní • Orální lichen planus, leukoplakie, SLE • Orální kandidóza • Léze v důsledku virových infekcí ̶ Nádorové onemocnění orofaciální oblasti ̶ Halitóza 1 2 petra.linhartova@recetox.muni.cz 5 Orální dysbióza Orální choroby – Zubní kaz Kilian M. et al. (2016) Br Dent J. Costalonga M. et Herzberg M. C. (2014) Immunol Lett. 6 Orální dysbióza Orální choroby – Zubní kaz ̶ Acidogenní/acidurické bakterie • Streptococcus mutans • Lactobacillus sp. • Bifidocterium sp. • Další Streptococcus sp. ̶ Klíčové vlastnosti • Produkce kyselin • Tolerance kyselého pH • Produkce exopolymerů • Produkce intracelulárních polysacharidů Symbióza Dysbióza Zubní kaz Hoare et al., 2017 petra.linhartova@recetox.muni.cz 7 Orální dysbióza Orální choroby – Zubní kaz (sECC = závažný kaz v dočasném chrupu) petra.linhartova@recetox.muni.cz Cvanová et al., 2022 8 Orální dysbióza Orální choroby – Zubní kaz (sECC = závažný kaz v dočasném chrupu) petra.linhartova@recetox.muni.cz Cvanová et al., 2022 9 Orální dysbióza Orální choroby – Apikální periodontitida Bernaerts et al., 2006 10 Orální dysbióza Orální choroby – Apikální periodontitida 11 Imunogenetický profil Orální choroby - periodontitida Borilova Linhartova, 2020 12 Orální dysbióza Orální choroby – Parodontitida Kilian M. et al. (2016) Br Dent J. Costalonga M. et Herzberg M. C. (2014) Immunol Lett. 13 Orální dysbióza Orální choroby – Parodontitida ̶ Anaerobní a proteolytické bakterie • Porphyromonas gingivalis • Tanarella forsythia • Treponema denticola • a další ̶ Klíčové vlastnosti • Produkce proteáz • Produkce LPS • Cytotoxiny • Vyvolání prozánětlivé reakce (cytokiny) Symbióza Dysbióza Parodontitida petra.linhartova@recetox.muni.cz Hoare et al., 2017 Etiopatogeneze Symbióza Dysbióza 14 OSCC Al-Hebshi N. N. et al. (2019) Curr Oral Health Rep. https://www.paragongenomics.com/produ ct/cleanplex-oncozoom-cancer-hotspot- panel/ 15 Orální dysbióza Orální choroby – Orální dlaždicobuněčný karcinom ̶ Anaerobní a proteolytické bakterie petra.linhartova@recetox.muni.cz 16 Orální dysbióza Systémová onemocnění Systemový lupus erythematodes Barrettův jícen Karcinom jícnu CD Sjögrenův syndrom Kolorektální karcinom CAD AD Ateroskleróza CAD Rakovina slinivky DM RA IBD Cirhóza jater Obezita HIV infekce PCOS ̶ Streptococcus mutans ̶ Porphyromonas gingivalis ̶ Aggregatibacter actinomycetemcomitans ̶ Fusobacterium nucleatum 17 Orální dysbióza Systémová onemocnění Konkel J. E. et al. (2019) Front Immunol. Kolorektální karcinom Obezita Ateroskleróza AD RA IBD CD RA DM Komplikace v těhotenství Parodont Vzdálené orgánové systémyKrevní oběh Žijící bakterie Produkty bakterií Prozánětlivé mediátory Sklovina Bakterie Parodontální kapsa Gingivální epitel Alveolární kost Osteoklast Spojovací epitel Leukocyty Odpověď akutní fáze Bariéra Šíření do systému TAČR 2020-2023 Use of nanofibres for application of bioactive substances using dental floss 18 Probiotika v nanoniti Ing. František Janda mjr. prof. Ing. Zdeněk Pokorný, Ph.D. doc. Ing. Eva Kuželová Košťáková, Ph.D. doc. RNDr. Petra Bořilová Linhartová, Ph.D., MBA TAČR 2020-2023 Use of nanofibres for application of bioactive substances using dental floss 19 Probiotika v nanoniti Aplikace Prevence AZV 2020-2023 Host microbiome in relation to Barrett´s esophagus and esophageal adenocarcinoma development 20 Refluxní choroba jícnu doc. RNDr. Petra Bořilová Linhartová, Ph.D., MBA prof. MUDr. Zdeněk Kala, CSc. MUDr. Tomáš Haruštiak, Ph.D. doc. MUDr. Ondřej Urban, Ph.D. AZV 2020-2023 Host microbiome in relation to Barrett´s esophagus (BE) and esophageal adenocarcinoma (EAC) development 21 Refluxní choroba jícnu esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) Etiopatogeneze Symbióza Dysbióza 22 Refluxní choroba jícnu Quante at al.,2018 23 Refluxní choroba jícnu a orální mikrobiom ̶ Orální mikrobiom u pacientů s Barrettovým jícnem • Zvýšený relativní výskyt Firmicutes a snížený Proteobacteria ̶ Možnost identifikovat pacienty s BE s 96,9% senzitivitou a 88,2% specificitou dle orálního mikrobiomu • Lautropia, Streptococcus, Enterobacteriaceae Snider E. J. et al. (2018) Clin Transl Gastroenterol. Eslick G. D. (2010) Infect Dis North Am. Dutina ústní Jícen Žaludek Tenké střevo Tlusté střevo Celkovýpočetbakterií(CFU/ml) Screening a predikce 24 Refluxní choroba jícnu Patients Bacteriome (oral and rectal swabs, 5-7 fresh tissues) Meta/ transcriptome miRNA (2 fresh tissues) Exome (FFPE and blood) Genetic study and PGx (blood, plasma) NERD controls ~110 RE 50 (300 samples) 180 BE 50 (300 samples) 12 (24 samples) 12 (24 samples) 130 EAC 50 (300 samples) 12 (24 samples) 12 (24 samples) 80 Total number of patients 126 + 24 24 24 ~500 JZ3 JZ2 JZ1 JK/JB /JE GT GAD 25 Refluxní choroba jícnu 26 Refluxní choroba jícnu Transkriptom Healthy vs Pathology BE vs EAC Down 4560 11 NotSignificant 7503 16668 Up 4701 85 27 Refluxní choroba jícnu Metatranskriptom Healthy vs Pathology BE vs EAC Down 1624 2 NotSignificant 7344 11194 Up 2247 19 28 Refluxní choroba jícnu a žaludeční vředy PPI 29 Omeprazole Rabeprazole Litalien et al., 2005 Lansoprazole Pantoprazole 30 PPI - prediktivní fenotyp *1 wild type alela *2 ↓ aktivity CYP2C19 (aberantní sestřih v exonu 5) *17 ↑ aktivity CYP2C19 (promotor) ŠPATNÝ METABOLIZÁTOR INTERMEDIÁRNÍ METABOLIZÁTOR EXTENZIVNÍ METABOLIZÁTOR RYCHLÝ METABOLIZÁTOR ULTRARYCHLÝ METABOLIZÁTOR 2,2 % 18,6 % 40,5 % 27,6 % 4,8 % Biorender; FDA - guideline 31 p < 0.001, φ = 0.630 CYP2C19 Borilova Linhartova et al., 2018 32 Refluxní choroba jícnu a žaludeční vředy Personalizovaná terapie ̶ AZV 2024? Dynamics of microbiome changes and molecular markers for stratification of the risk of developing infectious complications in patients with inhalation injury 33 Inhalační trauma u popálených pacientů doc. RNDr. Petra Bořilová Linhartová, Ph.D., MBA doc. MUDr. Břetislav Lipový, Ph.D, MBA, LL.M. doc. MUDr. Robert Zajíček, Ph.D Prof. RNDr. Ladislav Dušek, Ph.D 34 Inhalační trauma u popáleného pacienta Vzácná infekce environmentálními houbami u imunokompromitovaného pacienta Diagnostika a prevence 35 Analýza mikrobiomu a jeho metabolitů Perspektiva petra.linhartova@recetox.muni.cz ENVIRONMENTAL GENOMICS 37 Informace o duševním vlastnictví ̶ Tato prezentace je autorským dílem vytvořeným zaměstnancem Masarykovy univerzity. ̶ Absolventi kurzu/předmětu mají právo pořídit si kopii prezentace pro potřeby vlastního studia. ̶ Jakékoliv další šíření prezentace nebo její části bez svolení Masarykovy univerzity je v rozporu se zákonem. petra.linhartova@recetox.muni.cz 38 Molekulární podstata patofyziologických procesů Jaro 2023 ̶ 1. Úvod do fyziologie člověka. Buňka, tkáň, orgán. Regulační procesy podstatné pro proliferaci, diferenciaci a zánik buněk. ̶ 2. Kontrola buněčného cyklu. Nádorová transformace buňky. Interakce nádoru a organismu. Metastazování. ̶ 4. Homeostáza – principy regulace a poruchy fyziologických regulací. Neuroendokrinní regulace, patofyziologie vnitřní sekrece – obecné poznámky. Poruchy transport kyslíku, kyslíkové radikály, oxidativní stres, mechanismy antioxidační obrany. ̶ 7. Patofyziologice trávicího systému – dutina ústní, jícen, žaludek, játra, žlučové cesty, slinivka, tenké a tlusté střevo. ̶ 10. Patofyziologie vylučovacího systému. Poruchy acidobazické rovnováhy. ̶ 11. Patofyziologie dýchacího a nervového systému. Obstrukční a restrikční plicní nemoci. Motorický systém a nejdůležitější neurodegenerativní onemocnění. 39 Obsah – prof. Masařík ̶ 3. Zánět. Regenerace vs. reparace. Obecné projevy nemocí (horečka, bolest). Nespecifická a specifická imunitní odpověď. Poruchy funkce imunitního systemu (imunodeficience, hypersenzitivita, autoimunita). Šok a stres. ̶ 5. Patofyziologie endokrinního systému. ̶ 6. Poruchy metabolismu a výživy – sacharidy, lipidy, bílkoviny. Poruchy metabolismu mikronutrientů a stopových prvků. Mentální anorexie a bulimie. Obezita. ̶ 8. Patofyziologie krve, krvetvorné tkáně a krevního srážení. ̶ 9. Patofyziologie srdce a cévního systému. Ateroskleróza. Ischemická choroba srdeční. Poruchy srdečního rytmu. Hypertenze. Nemoci periferních cév. ̶ 12. Genetické choroby. Monogenní vs. komplexní nemoci. ̶ Personalizovaná medicína a farmakomikrobiomika. ̶ Lidský mikrobiom ve zdraví a v nemoci. 40 Obsah – doc. Bořilová Linhartová