Ekotoxikologie a genotoxikologie

Exotické struktury nukleových kyselin (odborně nazývané Non B-DNA) se svým tvarem odlišují od pravotočivé dvouřetězcové molekuly DNA. Tyto struktury se často vyskytují v regulačních oblastech klíčových genů a hrají zásadní role v přirozených molekulárních procesech uvnitř buněk, ale také v rozvoji nádorových a neurodegenerativních onemocnění. Mezi nejznámější takové struktury patří čtyřřetězcové G-kvadruplexy, levotočivá Z-DNA a DNA-triplexy, ale jejich portfolio se neustále rozšiřuje – jde o velmi živou a dynamickou oblast vědy s potenciálem biomedicínského využití.

Ekotoxikologie je vědní obor zabývající se působením toxikantů na životní prostředí. Posláním tohoto oboru je testování nových chemických látek a zjištění míry jejich ekologického rizika. Rovněž se zabývá hodnocením negativních vlivů chemických látek využívaných v současnosti a dopadů dřívějších činností člověka, tzv. starých zátěží, na životní prostředí.

Náš tým je zaměřen na studium toxického účinku chemických látek a environmentálních vzorků pomocí testů využívajících modelové organismy různých trofických úrovní. V ekotoxikologické laboratoři jsou primárně používány akvatické testy, které slouží pro hodnocení toxického vlivu kapalných vzorků, chemických látek rozpuštěných ve vodě a vodných výluhů pevných vzorků. Základním prostředkem akvatických testů je skupina indikátorových organismů: bakterie (Vibrio fischeri, Pseudomonas putida, Rhizobium meliloti), rostliny (Sinapis alba, Lemna minor), zelené řasy (Desmodesmus subspicatus) a bezobratlí (Daphnia magna). Pro hodnocení pevných vzorků (odpady, sedimenty, půda) jsou využívány terestrické testy na rostlinách (Lactuca sativa, Sinapis alba) a bezobratlých (Folsomia candida, Enchytraeus sp., Eisenia foetida). Standardní postupy určující toxicitu příslušných vzorků doplňujeme stanovením biomarkerů.

Výzkum v genotoxikologii je zaměřen na screening mutagenního potenciálu různých typů sloučenin, materiálů a vzorků z kontaminovaného životního prostředí. K detekci mutagenity jsou využívány in vitro screeningové testy. Pro detekci substitučních a forward mutací Salmonella typhimurium His- detekční systém (Amesův test) a pro studium poškození, reparačních mechanismů SOS Chromotest. ve variantách s a bez metabolické aktivace in vitro. K hodnocení genotoxického poškození typu jednořetězcových a dvouřetězcových zlomů v DNA a poškození opravných mechanismů je používán in vitro Comet assay na eukaryotních tkáňových buňkách.

Přehled prováděných testů:

• Stanovení inhibičního účinku vzorků vod na světelnou emisi Vibrio fischeri (Zkouška na luminiscenčních baktériích) (ČSN EN ISO 11348).
• Zkouška inhibice růstu na Pseudomonas putida  (zkouška inhibice rozmnožování buněk Pseudomonas) (ČSN EN ISO 10712).
• Kolorimetrický test na baktériích Rhizobium meliloti.
• Zkouška inhibice růstu sladkovodních zelených řas Desmodesmus subspicatus (ČSN EN ISO 8692).
• Test na semenech hořčice bílé (Sinapis alba). (Metodický pokynu odboru odpadů ke stanovení ekotoxicity odpadů).
• Stanovení toxických účinků složek vody a odpadní vody na okřehku (Lemna minor) – Zkouška inhibice růstu okřehku (ČSN EN ISO 20079).
• Zkouška inhibice pohyblivosti Daphnia magna – Zkouška akutní toxicity (ČSN EN ISO 6341).
• Inhibice reprodukce chvostoskoků (Folsomia candida) látkami znečišťujícími půdu (ČSN ISO 11267).
• Vliv znečišťujících látek na Enchytreaidae (Enchytraeus sp.) - Stanovení vlivu na reprodukci a na přežití (ČSN ISO 16387).
• Metoda stanovení toxicity účinků environmentálních polutantů na rostlinu salát setý (Lactuca sativa) (ISO 11269-1).
• Phytotoxkit test – kontaktní test na semenech Sinapis alba. 
• Zkouška akutní toxicity na žížalách Eisenia foetida (Guideline for Testing of Chemicals. No. 207, 1984. Earthworm, acute toxicity tests).
• Stanoveni inhibice enzymu acetylcholinesterázy.
• Stanovení koncentrace metallothioneinů použitím ELISA techniky.
• Jednobuněčná gelová elektroforéza (kometový test) s využitím žížal Eisenia foetida.
  
  

V současné době se náš výzkum koncentruje do těchto oblastí:

• Vliv přípravků na ochranu rostlin na necílové druhy živočichů a regulace používání rizikových přípravků v zemědělství.
• Optimalizace technologie úpravy kalů z komunálních čistíren odpadních vod s cílem jejich bezpečného využití na zemědělském a lesním půdním fondu.
• Výzkum v oblasti využití odpadů jako náhrady surovinových zdrojů.
• Brownfields a staré ekologické zátěže Ostravska z pohledu toxického zatížení životního prostředí.
• Hodnocení environmentálních rizik nanomateriálů pomocí baterie ekotoxikologických testů.
  
  

Týmové zabezpečení:

• Mgr. Hana Sezimová, Ph.D.
• prof. RNDr. Kateřina Malachová, CSc.
• Mgr. Zuzana Rybková, Ph.D.
• Mgr. Tereza Stachurová, Ph.D.
• Mgr. Veronika Cholevová (doktorandka)
  
  

Vybrané grantové projekty:

• QK21010332 Mechanismus rezistence řepkových škůdců proti insekticidům, jejich výchozí citlivost k novým insekticidům a dopad insekticidních aplikací na vývoj larev škůdců a jejich přirozených nepřátel.
• QK21010300 Optimalizace technologie úpravy kalů z komunálních čistíren odpadních vod s ohledem na jejich chemické a mikrobiální složení a schopnost zadržovat vodu s cílem jejich bezpečného využití na zemědělském a lesním půdním fondu.
• SP/2F2/98/07 Výzkum a aplikace kombinovaných analytických metod pro sledování nebezpečných vlastností odpadů v procesu úpravy odpadů a materiálového či energetického využití.
• EU structural funding Operational Programme Research and Development for Innovation, project No. CZ.1.05/2.1.00/19.0388, “National Feasibility Program I”, project LO1208 “TEWEP” 
• Czech Science Foundation No.106/09/1378, Grant Agency of ASCR No.IAAX00200901
  
  

Vybrané publikace:

• Fojtaskova, J.; Koutnik, I.; Vrablova, M.; Sezimova, H.; Maxa, M.; Obalova, L.; Panek, P. Antibacterial, Antifungal and Ecotoxic Effects of Ammonium and Imidazolium Ionic Liquids Synthesized in Microwaves. MOLECULES 2020, 25 (21). https://doi.org/10.3390/molecules25215181.
• Svoboda, L.; Bednář, J.; Dvorský, R.; Rybková, Z.; Malachová, K.; Henych, J.; Matýsek, D.; Němečková, Z. Novel synthesis of Ag@AgCl/ZnO by different radiation sources including radioactive isotope 60Co: Physicochemical and antimicrobial study. APPLIED SURFACE SCIENCE 2020, 529, 147098. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147098
• Malachová, K.; Novotný, C.; Adamus, G.; Lotti, N.; Rybková, Z.; Soccio, M.; Šlosarčíková, P.; Verney, V.; Fava, F. Ability of Trichoderma hamatum isolated from plastics-polluted environments to attack petroleum-based, synthetic polymer films. PROCESSES 2020, 8 (4). https://doi.org/10.3390/pr8040467
• Sezimova, H. Ecotoxicological Evaluation of Mining Dump in the Ostrava Region. INZYNIERIA MINERALNA-JOURNAL OF THE POLISH MINERAL ENGINEERING SOCIETY 2019, No. 2, 75–79. https://doi.org/10.29227/IM-2019-02-12.
• Stachurova, T.; Sezimova, H. The Method for Detection the Presence of Heavy Metals in the Soil Environment by the Determination of Metallothioneins. CHEMICKE LISTY 2019, 113 (8), 511–514.
• Troppova, I.; Matejova, L.; Sezimova, H.; Matej, Z.; Peikertova, P.; Lang, J. Nanostructured TiO2 and ZnO Prepared by Using Pressurized Hot Water and Their Eco-Toxicological Evaluation. JOURNAL OF NANOPARTICLE RESEARCH 2017, 19 (6). https://doi.org/10.1007/s11051-017-3877-8.
• Malachova, K.; Kukutschova, J.; Rybkova, Z.; Sezimova, H.; Placha, D.; Cabanova, K.; Filip, P. Toxicity and Mutagenicity of Low-Metallic Automotive Brake Pad Materials. ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY 2016, 131, 37–44. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2016.05.003.
• Novotny, C.; Erbanova, P.; Sezimova, H.; Malachova, K.; Rybkova, Z.; Malinova, L.; Prokopova, I.; Brozek, J. Biodegradation of Aromatic-Aliphatic Copolyesters and Polyesteramides by Esterase Activity-Producing Microorganisms. INTERNATIONAL BIODETERIORATION & BIODEGRADATION 2015, 97, 25–30. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.201410.010.
• Malachova, K.; Rybkova, Z.; Sezimova, H.; Cerven, J.; Novotny, C. Biodegradation and Detoxification Potential of Rotating Biological Contactor (RBC) with Irpex Lacteus for Remediation of Dye-Containing Wastewater. WATER RESEARCH 2013, 47 (19), 7143–7148. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.201410.010.
  
  

Zveřejněno / aktualizováno: 13. 02. 2023