E3260 Aplikovaná toxikologie a farmakologie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2024

Předmět se v období podzim 2024 nevypisuje.

Rozsah
2/1/0. 3 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
doc. RNDr. Pavel Babica, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Luděk Bláha, Ph.D. (přednášející)
doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Iva Sovadinová, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Pavel Babica, Ph.D.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Pavel Babica, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Kurz nemá žádné specifické předpoklady. Základní znalosti z (molekulární a buněčné) biologie a chemie (biochemie) jsou výhodou.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem kurzu je seznámit studenty se základními principy a metodami používanými v toxikologii a farmakologii, s důrazem na současné přístupy využívající mechanistické znalosti k pochopení terapeutických nebo škodlivých účinků na úrovni jednotlivců i populací. Studenti se naučí soudobé koncepty používané v hodnocení toxikokinetiky a farmakokinetiky různých chemických látek, včetně environmentálních toxikantů nebo vyvíjených léčiv. Kurz se bude dále zabývat toxikodynamikou a farmakodynamikou, přičemž se soustředí na klíčové mechanismy, které jsou základem toxikologických a farmakologických aktivit, na metody jejich hodnocení s využitím různých výpočetních a experimentálních modelů a testů. Představeny budou nástroje pro interpretaci mechanistických znalostí v toxikologickém a farmakologickém kontextu, pro jejich extrapolaci na vyšší úrovně biologické organizace nebo pro in vitro-in vivo extrapolaci. Představeny budou aplikace těchto nástrojů a přístupů v preklinickém výzkumu a v procesu identifikace nebezpečnosti a hodnocení rizik chemických látek. Studenti také získají přehled o současném legislativním rámci pro používání pokročilých testů bez využití zvířat při testování toxicity a o nových trendech a konceptech v prediktivní toxikologii a preklinickém výzkumu.
Výstupy z učení
Student, který úspěšně dokončí kurz, bude schopen:
- Popsat základní mechanismy toxicity a farmakologické aktivity na různých úrovních biologické organizace (molekulární, buněčné, tkáňové, orgánové, organismální), včetně jejich vazeb na terapeutické účinky a nežádoucí zdravotní následky na úrovni jednotlivce i populace.
- Vysvětlit hlavní výpočetní a experimentální metody, modely a postupy používané k hodnocení farmakologické aktivity nebo k narušení klíčových mechanismů toxicity vedoucích k terapeutickému nebo škodlivému účinku.
- Porozumět principům, aplikacím a současnému stavu validace in vitro testů používaných k hodnocení specifických nežádoucích účinků a terapeutických efektů, a pochopit, jak lze tyto testy extrapolovat z in vitro do in vivo kontextu.
- Rozpoznat předpisy a směrnice pro hodnocení chemických látek, které se týkají hodnocení účinků chemických látek, včetně aplikace pokročilých testů bez použití laboratorních zvířat v toxikologických a farmakologických.
- Porozumět použitelnosti a oblastem použitelnosti alternativních (in vitro) vs. standardních (in vivo) metod pro testování toxicity a farmakologie, včetně jejich silných stránek, limitací či potenciálu pro rutinní použití.
- Orientovat se v soudobých konceptech a přístupech v toxikologii a farmakologii zvyšujících spolehlivost a preditkivitu hodnocení účinků chemických látek.
Osnova
  • Mechanismy toxicity na různých úrovních biologické organizace:
  • Úvod do mechanismů toxicity na molekulární, buněčné, tkáňové, orgánové a systémové úrovni.
  • Přehled drah škodlivých účinků (AOPs).
  • Základní pojmy a terminologie: nebezpečí, riziko, výchozí body, bezpečnost a účinnost, POM, POC.
  • Toxikokinetika a farmakokinetika (ADME):
  • Pojmy toxikokinetiky/farmakokinetiky (ADME): Hodnocení absorpce, distribuce, metabolismu a exkrece.
  • Metody studia ADME: Přístupy ke studiu ADME in vitro a in vivo, včetně experimentálních technik a modelových systémů.
  • Fyziologicky založené farmakokinetické (PBPK) a toxikokinetické (PBTK) modelování.
  • Toxikodynamika a farmakodynamika, základní mechanismy toxicity a účinků:
  • Interakce s biomakromolekulami: Mechanismy chemických interakcí s nukleovými kyselinami, proteiny a (fosfo)lipidy.
  • Buněčná úroveň: Cytotoxicita, poškození a smrt buněk, oxidační stres a dysregulace buněčného cyklu.
  • Tkáně: Narušení mezibuněčné komunikace, tkáňová homeostáze, zánět.
  • Orgánová úroveň: Specifické cílové orgánové toxicity včetně neurotoxicity, hepatotoxicity a endokrinní dysrupce.
  • Organismální úroveň: Apikální a systémová toxicita.
  • In vitro modely pro buněčnou, tkáňovou a orgánovou toxicitu:
  • Přehled různých in vitro modelů používaných v toxikologii a preklinickém výzkumu léčiv, včetně primárních buněk, buněčných linií, organotypických kultur, 3D buněčných kultur, organoidů a systémů organ-on-a-chip.
  • Aplikace a omezení těchto modelů při hodnocení toxicity a terapeutických účinků.
  • Nové přístupové metodologie (NAMs) a extrapolace in vitro-in vivo:
  • Úvod do nových přístupových metodologií (NAMs) pro testování toxicity a hodnocení rizik.
  • Techniky pro extrapolaci in vitro dat do in vivo kontextů, včetně kvantitativní extrapolace in vitro-in vivo (QIVIVE).
  • Pokroky v přístupech k hodnocení rizik nové generace.
  • Předvalidace a validace testovacích metod.
  • Hodnocení chemické bezpečnosti a farmaceutik:
  • Přehled regulačního prostředí pro hodnocení chemické bezpečnosti a farmaceutik.
  • Integrace alternativních testovacích metod do regulačních rámců.
Literatura
  • Translational medicine : molecular pharmacology and drug discovery. Edited by Robert A. Meyers. Weinheim: Wiley-VCH, 2018, 1064 stran. ISBN 9783527336593. info
  • KUBINCOVÁ, Petra, Jiří NOVÁK a Iva SOVADINOVÁ. Acute Systemic Toxicity: Alternative in Vivo and in Vitro Methods. CHEMICKÉ LISTY. Praha: Česká společnost chemická, 2016, roč. 110, č. 2, s. 118-125. ISSN 0009-2770. info
  • FOWLER, Bruce A. Molecular biological markers for toxicology and risk assessment. Amsterdam: Elsevier, 2016, ix, 153. ISBN 9780128095898. info
  • Predictive toxicology : from vision to reality. Edited by Friedlieb Pfannkuch - Laura Suter-Dick. Weinheim: Wiley-VCH, 2015, xxv, 404. ISBN 9783527336081. info
Výukové metody
Kurz kombinuje (i) přednášky, tj. prezentace a osobní interakce (12 x 2 hodiny týdně, účast není povinná), (ii) domácí úkoly - písemná zpráva a hodnocení písemné zprávy kolegy/ně (4 hodiny), příprava na interaktivní seminář (6 hodin), (iii) 2 x interaktivní semináře po 2 hodinách, přičemž každý student prezentuje na téma vybrané na začátku kurzu.
Metody hodnocení
Absolvování předmětu a závěrečné hodnocení se skládá: 1) Příprava odborné zprávy:
Vypracování odborné zprávy o vybrané chemické látce podle zadané šablony (odevzdání uprostřed semestru).
[Hodnocení: Splněno/nesplněno]
2) Hodnocení a zpětná vazba pro odbornou zprávu:
Hodnocení a poskytnutí zpětné vazby na odbornou zprávu připravenou jiným studentem (uprostřed semestru).
[Hodnocení: Splněno/nesplněno]
3) Příprava prezentace:
Příprava prezentace (přibližně 15 minut) na téma současných přístupů k hodnocení vybraného typu toxicity/nežádoucího účinku (konání na konci semestru - 13. nebo 14. týden semestru).
[Hodnocení: Splněno/nesplněno]
4) Závěrečná zkouška:
Závěrečný písemný test, s možností ústního dozkoušení (ve zkouškovém období).
Test se skládá ze 24 uzavřených a 2 otevřených otázek. Známkováno na stupnici A-F, minimální požadovaný počet bodů pro úspěšné složení zkoušky je 60%. Po písemném testu je možné ústní dozkoušení.
Poznámka: Bez splnění úkolů 1-3 během semestru [hodnocených jako splněno/nesplněno] není možné vykonat zkoušku. Konečné hodnocení je určeno na základě výkonu u závěrečné zkoušky (bod 4).
Náhradní absolvování
Pro teoretické části mohou být studentům poskytnuty studijní materiály (prezentace, texty, videonahrávky přednášek). Provedení zadaných praktické úkoly může být domluveno individuálně.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2024/E3260