Lidský organismus je osídlen velkým množstvím různých virů. O úloze virových společenstev u imunosuprimovaných pacientů, kteří podstupují transplantaci solidních orgánů nebo krvetvorných kmenových buněk, je však k dispozici jen velmi málo údajů. V tomto projektu budeme charakterizovat virom těchto pacientů, kteří jsou vystaveni vysokému riziku reaktivace mnoha latentních infekcí a riziku nově získaných virových infekcí. Projekt se zaměří na anelloviry a jejich možnou roli v predikci rejekce transplantátu a nemoci štěpu proti hostiteli. Pochopení variability a interakce anellovirů s lidským imunitním systémem může pomoci odhalit jejich roli v imunitní odpovědi po transplantaci. Hlavní řešitelka Ruth Tachezy a její tým mají zkušenosti s charakterizací klinických vzorků pomocí sekvenování nové generace a analýzy viromu.

Nádory vyvolané viry představují téměř desetinu lidských nádorů. Za většinu těchto karcinomů jsou zodpovědné lidské papilomaviry. Některé přístupy k imunoterapii nádorových onemocnění výrazně zlepšily účinnost léčby, ale u většiny pacientů imunoterapie stále selhává. Proto budou vyvinuty myší modely mechanismů úniku před imunitou, které budou využity k překonání imunitního úniku. Na těchto modelech bude nádorová imunoterapie optimalizována pro indukci vrozených i adaptivních imunitních reakcí, které budou zkoumány v mikroprostředí nádoru. Kromě toho se bude imunoterapie zabývat také imunosupresí u nádorů vyvolaných lidskými papilomaviry. Navrhovaná kombinovaná imunoterapie nádorů by ve spojení s imunoprofilováním vzorků nádorů mohla zlepšit individualizaci léčby nádorů, což by vedlo k jejímu zkvalitnění. Hlavní řešitelka Ruth Tachezy a její tým se zaměřují na vývoj myších nádorových modelů s mechanismy úniku imunitního systému a na charakterizaci imunitních buněk v nádorovém mikroprostředí.

Molekulární mechanismy, jak DNA viry modulují odpovědi IFN na své genomy, jsou stále málo známé. Naše laboratoř nedávno odhalila, že Murine polyomavirus (MPyV) indukuje aktivaci IFN drah prostřednictvím DNA senzorů, p204 (lidský IFI16) a cGAS. Odpověď IFN na MPyV byla mírná, což naznačuje silnou modulaci IFN drah virem. Naším cílem je rozšířit studium drah indukce IFN na lidský polyomavirus BK (BKPyV) a odhalit mechanismy modulace těchto drah v buňkách infikovaných MPyV a BKPyV. Výzkum bude přínosný pro léčbu lidských polyomavirů a přispěje k odhalení souvislostí indukčních drah IFN s a jejich modulací během karcinogeneze a perzistence viru. Hlavní výzkumná pracovnice Sandra Huerfano se zabývá molekulární a buněčnou biologií polyomavirů a antivirovou vrozenou imunitou.

Lidský enzym ADAR1 editující A-to-I RNA je indukovatelný interferonem a tvoří součást buněčné vrozené imunity a protivirového obranného mechanismu. Podrobná funkce ADAR1 při virové infekci se může u jednotlivých virů lišit a není dostatečně objasněna. Snížená aktivita ADAR1 může navíc způsobit vznik interferonopatií typu I, jako je Aicardi-Goutièresův syndrom, který je charakterizován těžkou encefalopatií v dětství a vysokou úmrtností. Budeme zkoumat regulační systém ADAR1 s cílem lépe porozumět jeho úloze během virové infekce a buď stanovit ADAR1 jako nový cíl pro nová antivirotika širokého spektra, nebo identifikovat nové buněčné a virově specifické cíle. Hlavní řešitel Martin Pospíšek se zabývá analýzou transkriptomu, translatomu a editomu RNA, tvorbou a charakterizací ADAR1 knock-out buněčných linií a analýzou jejich odpovědi na virovou infekci.

Evoluční přístup umožňuje charakterizovat virové adaptace na nové druhy hostitelů i adaptace nezbytné pro dlouhodobou koevoluci s hostiteli. Vzhledem k tomu, že evoluční interakce viru s hostitelem jsou obousměrné, měly by se studie zaměřit také na změny v příslušných hostitelských genech. Ty mohou zahrnovat výskyt nových antivirových aktivit stávajících genů, vznik nových genů nebo v některých případech evoluční ztrátu genů. Z výše uvedeného hlediska se tento výzkumný cíl zaměří na faktory vrozené imunity kuřat, které mají protivirové účinky, zejména proti virům ptačí leukózy, ptačí chřipky, ptačích koronavirů atd. Primárně studovanými faktory budou kuřecí RIG-I a MDA-5, přičemž konečným cílem je editace jejich genů in vivo pomocí CRISPR/Cas9. Hlavní výzkumník Jiří Hejnar se zabývá retroviry, zejména viry ptačí leukózy a jejich receptory, endogenními retroviry a antivirovou vrozenou imunitou kuřat jako přirozených hostitelů ALV.

Tento výzkumný cíl se zaměří na imunitní paměť a definici základních principů fungování paměťových T buněk. Budou studovány rozdíly v paměťových T buňkách indukovaných různými typy patogenů a vakcinací. Tato výzkumná činnost je postavena na hypotéze, že paměťové T buňky se kvalitativně liší od naivních T buněk. Jednotlivé typy patogenů navíc indukují různé podskupiny paměťových, regulačních a patogenních cytotoxických T buněk, což se projevuje rozdíly v imunitní paměti a patologických stavech vyvolaných zánětem. Tento výzkumný cíl řeší funkční heterogenitu paměťových T buněk indukovaných různými třídami patogenů. Tento výzkum posune vpřed oblast vakcín založených na paměti T-buněk, které se zaměřují na patogeny, jež nejsou účinně eliminovány protilátkami. Hlavní řešitel Ondřej Štěpánek se zaměřuje na buněčné a molekulární mechanismy v T-buňkách, které vedou k ochranným imunitním reakcím na infekce a nádorová onemocnění, a na mechanismy, které pomáhají vytvářet imunitní autotoleranci.

Vakcíny a imunoterapie se zaměřují na imunitní systém, aby odstranil patogeny a/nebo zabránil vedlejšímu poškození hostitele. Aktivační a ko-stimulační imunitní dráhy budou studovány pomocí nástrojů in vivo reverzní genetiky. Konkrétní hypotézy jsou, že kináza LCK má rozdílný význam v hlavních podskupinách periferních T-buněk a že ABIN1 představuje společný negativní regulační uzel v aktivačních drahách T-buněk. Tento výzkumný cíl se zaměří na úlohu LCK, FYN a ABIN1 v orchestraci imunitního systému během akutních a chronických infekcí. Konečným cílem je najít nové kandidátní cíle pro manipulaci s imunitní signalizací, zejména s aktivací T-buněk prostřednictvím antigenní signalizace a kostimulace in vivo. Hlavní řešitel Ondřej Štěpánek má silné zkušenosti s kombinací zvířecích modelů onemocnění s geneticky upravenými myšmi a s technikami molekulární biologie a bioinformatiky.

B. pertussis způsobuje infekční onemocnění zvané pertuse, které patří k těm nejméně zvládnutým infekcím, proti nimž se systematicky očkuje, a přesto je znovu na vzestupu a masivně se šíří v těch zemích, které přešly na použití acelulární pertusové vakcíny. Pro boj s touto nemocí nutně potřebujeme lépe pochopit mechanismy virulence bakterie B. pertusis. Budeme proto charakterizovat synergické působení proteinových toxinů, adhezínů a dalších faktorů virulence při úniku B. pertussis před imunitou. Prostudujeme kapacitu této bakterie způsobovat infekční rhinitidu a vynutit si přenos v aerosolu vnikajícím kýcháním a kašláním hostitele. S použitím omických metod a přístupů biochemie, buněčné a systémové biologie a imunologie, a s využitím zvířecích modelů, objasníme molekulární, buněčné, imunitní a fysiologické mechanismy na sliznici, které rozhodují o kolonizaci nasofarynxu a přenosu B. pertussis. Hlavní řešitel Peter Šebo je zavedeným odborníkem v oblasti studia mikrobiálních faktorů virulence a využití laboratorních zvířecích modelů pro stadium virulence lidských patogenů.

Nově se objevující a znovu se objevující viry představují významnou hrozbu pro lidské zdraví. Objev lidských monoklonálních protilátek, které jsou účinné, veřejné a široce neutralizující, otevírá cestu k pokračujícímu vývoji univerzálních preventivních a/nebo terapeutických strategií proti širokému spektru virů. Celkovým cílem studie je molekulární charakterizace protilátek proti vybraným virům (virus klíšťové encefalitidy, SARS-CoV-2 a další), které se vyvíjejí u jedinců s výjimečnou sérovou neutralizační odpovědí. Budeme objevovat, charakterizovat a porovnávat protilátky z paměťových buněk B přirozeně infikovaných a očkovaných jedinců. Naším cílem je nalézt silné a široce neutralizující protilátky, které by mohly být použity v praxi proti virům, u nichž chybí specifická léčba. Hlavní řešitel Daniel Růžek má bohaté zkušenosti s vývojem lidských monoklonálních protilátek a jejich testováním v podmínkách in vitro a in vivo.

V současné době se ví jen velmi málo o tom, co určuje patologii CNS při flavivirové encefalitidě. Zde se budeme zabývat několika zásadními otázkami souvisejícími s úlohou imunopatologie během rozvoje flavivirové encefalitidy. Budeme sledovat vliv přímé infekce monocytů a dendritických buněk flaviviry pomocí exprese klíčových chemokinových receptorů v infikovaných buňkách, u nichž bylo prokázáno, že regulují imunitní buňky přes hematoencefalickou bariéru. Budeme testovat chemoatrakci a transcytózu monocytů a dendritických buněk pomocí in vitro modelu hematoencefalické bariéry vytvořeného v laboratoři. Bude charakterizován vliv virem infikovaných monocytů a dendritických buněk na integritu a homeostázu hematoencefalické bariéry a na integritu neuronů. Hlavní řešitel Daniel Růžek je odborníkem na výzkum patogeneze virových neuroinfekcí se zvláštním zaměřením na flavivirovou encefalitidu.