Informace o kvalifikační práci Studium dynamiky živých lidských buněk v odezvě na běžné kontaminanty vod s cílem vývoje citlivého specifického analytického postupu
- Pro tuto VŠKP nejsou definovány žádné údaje, u kterých by bylo požadováno jejich vyplnění.
Hlavní téma
Studium dynamiky živých lidských buněk v odezvě na běžné kontaminanty vod s cílem vývoje citlivého analytického postupu
Hlavní téma v angličtině
-
Název dle studenta
Studium dynamiky živých lidských buněk v odezvě na běžné kontaminanty vod s cílem vývoje citlivého specifického analytického postupu
Název dle studenta v angličtině
Study of dynamics of living human cells in response to common water contaminants with the aim of developing a sensitive and specific analytical procedure.
Bakalářská práce se věnuje problematice testování toxicity chemických látek. V současném chemickém a farmaceutickém průmyslu se produkuje tisíce nových látek ročně, což přináší potřebu dostatečného zajištění bezpečnosti spotřebitelů a ochrany životního prostředí. In vitro testování se v této problematice stává stále důležitějším výzkumným nástrojem.
Tato práce ověřuje teoretické základy a navržený algoritmus vyvinutý Lonhusem a kol. laboratoře experimentálních komplexních systémů v Nových Hradech a jeho možné budoucí aplikace v in vitro testování. Tento nový přístup využívá principů mikroreologie a sleduje zrychlené robustní příznaky v digitálním obraze, které přepočítává na vektory trajektorií částic vnitrobuněčné hmoty. Mikroreologie je relativně nová oblast výzkumu v biologii a přírodních vědách, která se zabývá studiem toku a deformace materiálů na mikroskopické úrovni. Algoritmus odděluje dvě hlavní komponenty pohybů uvnitř buněk: přímý pohyb organel s většími částicemi a náhodný Brownův pohyb. Výhodou této metody je potenciál jednoduchého použití a její citlivosti. Metoda umožňuje získání důležitých prvotních informací o účinku chemických látek na buněčné kultury.
Anotace v angličtině
The bachelor thesis is devoted to testing the toxicity of chemical substances. In the current chemical and pharmaceutical industry, thousands of new substances are produced annually, which brings about the need to ensure sufficient consumer safety and environmental protection. In vitro testing is becoming an increasingly important research tool in this issue.
This work verifies the theoretical foundations and proposes an algorithm developed by Lonhus et al. from the Laboratory of experimental complex systems in Nové Hrady and its possible future applications in in vitro testing. This new approach uses the principles of microrheology and tracks Speed-Up Robust Features (SURF) in a digital image and converts them into vectors of trajectories of intracellular mass particles. Microrheology is a relatively new field of research in life sciences and deals with the study of flow and deformation of materials at the microscopic level. The algorithm separates two main components of the movements inside the cells: direct movement of organelles as larger particles and random Brownian motion. The advantage of this method is its potential of easy use and sensitivity. The method makes it possible to obtain important primary information about the effect of chemical substances on cell cultures.
Klíčová slova
2D kultivace, buněčné kultury, mikroreologie, Hep G2 buněčná kultura, in vitro, SURF (z angl. "Speeded Up Robust Features"), MPT (z angl. "Random Multiple Particle Tracking"), terbuthylazin-2-hydroxy, Dimethylsulfoxid
Klíčová slova v angličtině
2D cultivation, cell cultures, micro-rheology, Hep G2 cell culture, in vitro, terbuthylazine-2-hydroxy, Dimethyl sulfoxide, Speeded Up Robust Features, Random Multiple Particle Tracking)
Rozsah průvodní práce
71 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Bakalářská práce se věnuje problematice testování toxicity chemických látek. V současném chemickém a farmaceutickém průmyslu se produkuje tisíce nových látek ročně, což přináší potřebu dostatečného zajištění bezpečnosti spotřebitelů a ochrany životního prostředí. In vitro testování se v této problematice stává stále důležitějším výzkumným nástrojem.
Tato práce ověřuje teoretické základy a navržený algoritmus vyvinutý Lonhusem a kol. laboratoře experimentálních komplexních systémů v Nových Hradech a jeho možné budoucí aplikace v in vitro testování. Tento nový přístup využívá principů mikroreologie a sleduje zrychlené robustní příznaky v digitálním obraze, které přepočítává na vektory trajektorií částic vnitrobuněčné hmoty. Mikroreologie je relativně nová oblast výzkumu v biologii a přírodních vědách, která se zabývá studiem toku a deformace materiálů na mikroskopické úrovni. Algoritmus odděluje dvě hlavní komponenty pohybů uvnitř buněk: přímý pohyb organel s většími částicemi a náhodný Brownův pohyb. Výhodou této metody je potenciál jednoduchého použití a její citlivosti. Metoda umožňuje získání důležitých prvotních informací o účinku chemických látek na buněčné kultury.
Anotace v angličtině
The bachelor thesis is devoted to testing the toxicity of chemical substances. In the current chemical and pharmaceutical industry, thousands of new substances are produced annually, which brings about the need to ensure sufficient consumer safety and environmental protection. In vitro testing is becoming an increasingly important research tool in this issue.
This work verifies the theoretical foundations and proposes an algorithm developed by Lonhus et al. from the Laboratory of experimental complex systems in Nové Hrady and its possible future applications in in vitro testing. This new approach uses the principles of microrheology and tracks Speed-Up Robust Features (SURF) in a digital image and converts them into vectors of trajectories of intracellular mass particles. Microrheology is a relatively new field of research in life sciences and deals with the study of flow and deformation of materials at the microscopic level. The algorithm separates two main components of the movements inside the cells: direct movement of organelles as larger particles and random Brownian motion. The advantage of this method is its potential of easy use and sensitivity. The method makes it possible to obtain important primary information about the effect of chemical substances on cell cultures.
Klíčová slova
2D kultivace, buněčné kultury, mikroreologie, Hep G2 buněčná kultura, in vitro, SURF (z angl. "Speeded Up Robust Features"), MPT (z angl. "Random Multiple Particle Tracking"), terbuthylazin-2-hydroxy, Dimethylsulfoxid
Klíčová slova v angličtině
2D cultivation, cell cultures, micro-rheology, Hep G2 cell culture, in vitro, terbuthylazine-2-hydroxy, Dimethyl sulfoxide, Speeded Up Robust Features, Random Multiple Particle Tracking)
Zásady pro vypracování
Živé linie lidských buněk je možné izolovat prakticky ze všech tkání exponovaných kontaminaci. Nejčastěji se odezva lidských buněk na toxické látky studuje na jaterních buňkách (hepatocytech), kde se většina xenobiotik transformuje, aby je bylo možno bezpečně vyloučit z organismu.
Laboratoř experimentálních komplexních systémů v Nových Hradech vyvinula nový mikroskop a několik metod analýzy mikroskopického obrazu živé neznačené buňky, které umožňují sledovat vnitrobuněčnou dynamiku. Tyto metody chceme využít ke zvýšení rychlosti, citlivosti analýzy specificity odezvy vůči hlavním herbicidům, pesticidům a dalším látkám kontaminujícím vodu.
Očekávaným výstupem práce bude pokrok ve vývoji metody rychlé detekce kontaminantů a rozšíření znalostí o působení pesticidů na lidské hepatocyty. Obsahem práce bude (a) kultivace živých buněk v/bez přítomnosti pesticidů (zejména terbuthylazinu-2-hydroxy), (b) sběr mikroskopických dat, (c) automatická analýza obrazu s využitím originálních software, testování těchto software a (d) komunikace s vývojáři software a mikroskopu.
Zásady pro vypracování
Živé linie lidských buněk je možné izolovat prakticky ze všech tkání exponovaných kontaminaci. Nejčastěji se odezva lidských buněk na toxické látky studuje na jaterních buňkách (hepatocytech), kde se většina xenobiotik transformuje, aby je bylo možno bezpečně vyloučit z organismu.
Laboratoř experimentálních komplexních systémů v Nových Hradech vyvinula nový mikroskop a několik metod analýzy mikroskopického obrazu živé neznačené buňky, které umožňují sledovat vnitrobuněčnou dynamiku. Tyto metody chceme využít ke zvýšení rychlosti, citlivosti analýzy specificity odezvy vůči hlavním herbicidům, pesticidům a dalším látkám kontaminujícím vodu.
Očekávaným výstupem práce bude pokrok ve vývoji metody rychlé detekce kontaminantů a rozšíření znalostí o působení pesticidů na lidské hepatocyty. Obsahem práce bude (a) kultivace živých buněk v/bez přítomnosti pesticidů (zejména terbuthylazinu-2-hydroxy), (b) sběr mikroskopických dat, (c) automatická analýza obrazu s využitím originálních software, testování těchto software a (d) komunikace s vývojáři software a mikroskopu.
Seznam doporučené literatury
Lonhus K., Rychtáriková R., Ghaznavi A., Štys D. (2021) Estimation of Rheological Parameters for Unstained Living Cells. Eur Phys J Spec Top 230(4), 1105--1112.
Rychtáriková R., Štys D. (2017) Observation of Dynamics Inside an Unlabeled Live Cell Using a Bright-Field Photon Microscopy: Evaluation of Organelles' Trajectories. Lect Notes Comp Sci 10209, 700-711, Springer, Cham.
Platonova G., Štys D., Souček P., Lonhus K., Valenta J., Rychtáriková R. (2021) Spectroscopic Approach to Correction and Visualization of Bright-Field Light Transmission Microscopy Biological Data. Photonics 8(8), 333.
Slivoně M. (2020) Vliv pesticidů na živé buňky. Bakalářská práce. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích.
Seznam doporučené literatury
Lonhus K., Rychtáriková R., Ghaznavi A., Štys D. (2021) Estimation of Rheological Parameters for Unstained Living Cells. Eur Phys J Spec Top 230(4), 1105--1112.
Rychtáriková R., Štys D. (2017) Observation of Dynamics Inside an Unlabeled Live Cell Using a Bright-Field Photon Microscopy: Evaluation of Organelles' Trajectories. Lect Notes Comp Sci 10209, 700-711, Springer, Cham.
Platonova G., Štys D., Souček P., Lonhus K., Valenta J., Rychtáriková R. (2021) Spectroscopic Approach to Correction and Visualization of Bright-Field Light Transmission Microscopy Biological Data. Photonics 8(8), 333.
Slivoně M. (2020) Vliv pesticidů na živé buňky. Bakalářská práce. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Student Jan Košek seznámil komisi se svou bakalářskou prací. Tajemník komise, doc. Ing. Martin Kocour, Ph.D., seznámil komisi s posudkem vedoucího a oponenta bakalářské práce. Následně student zodpověděl doplňující otázky. Proběhla diskuse na téma práce. Student adekvátně a správně reagoval na vznesené dotazy členů komise. Komise se při hodnocení vlastní práce ztotožnila s návrhy posuzovatelů práce (vedoucího a oponenta) a dohodla se na výsledku obhajoby níže.