Chemické transformace kompatibilní s biologickými systémy slouží jako neocenitelné nástroje pro zkoumání biomolekul, sloučenin léčiv a biologických procesů v jejich přirozeném prostředí. Složité prostředí živých organismů vyžaduje, aby tyto reakce byly vysoce selektivní a účinné, což představuje pro oblast organické chemie obrovskou výzvu. V poslední době se objevila řada chemických reakcí, které tyto podmínky splňují, a poskytují proto výzkumným pracovníkům rozmanitou sadu nástrojů. Tento rukopis představuje komplexní přehled současných bioortogonálních reakcí s důrazem na jejich aplikace v zobrazování, diagnostice a medicíně.
Chemical transformations compatible with biological systems serve as invaluable tools for probing biomolecules, drug compounds, and biological processes in their native environments. The complex environment of living organisms requires these reactions to be highly selective and efficient, posing a formidable challenge to the field of organic chemistry. A number of chemical reactions have recently emerged to meet this challenge, providing a diverse toolkit for researchers. This manuscript presents a comprehensive survey of current bioorthogonal reactions, emphasizing their applications in bioimaging, diagnostics, and medicine.
Tau protein je jedním z neurocytoskeletálních proteinů podílejících se na patogenezi závažných neurologických onemocnění, zejména Alzheimerovy nemoci. Vyznačuje se značnou strukturní variabilitou, která se odráží v existenci jeho četných proteoforem. Tento přehled si klade za cíl poskytnout stručné informace o struktuře tau proteinu a jeho proteoformách, které se zdají být perspektivní jako biomarkery pro klinické použití. Jsou diskutovány biologické tekutiny vhodné pro laboratorní vyšetření v klinické praxi, tj. mozkomíšní mok a krev (plazma/sérum). Celkový tau protein a jeho fosforylované formy (hlavně protein pT181-tau, fosforylovaný na threoninovém zbytku 181) již našly klinické uplatnění v diagnostice Alzheimerovy nemoci.
The tau protein is one of the neurocytoskeletal proteins that participate in the pathogenesis of serious neurological diseases, especially Alzheimer's disease. The tau protein is characterized by considerable structural variability, which is reflected in the existence of its numerous proteoforms. This review aims to provide brief information on the structure of tau protein and its proteoforms, which seem promising biomarkers for clinical use. Biological fluids, suitable for laboratory examination in clinical practice, i.e., cerebrospinal fluid and blood (plasma/serum), are discussed. Total tau protein and its phosphorylated forms (mainly the pT181-tau protein, phosphorylated at the threonine residue 181) have already found clinical application in diagnosis of Alzheimer's disease.
Identifikace buněčných cílů aktivních látek má zásadní význam pro optimalizaci léčiv a minimalizaci jejich nežádoucích vedlejších účinků. Komplexní povaha biologických systémů ztěžuje tuto identifikaci, ale mikroskopické metody, zejména fenotypové testování, reprezentované metodou „Cell Painting“, představují cenný nástroj pro pochopení vlivu látek na úrovni buněk a organel. Tyto metody umožňují rychlé testování rozsáhlých knihoven látek a nabízejí unikátní pohled na mechanismus jejich účinku pozorováním chování buněk, pomocí hodnocení jejich morfologie, pohyblivosti, dělení a migrace. Mikroskopie živých buněk čelí výzvám, jako je fototoxicita, což vyžaduje pečlivý výběr fluorescenčních značek a optimalizaci podmínek. Mezi syntetickými fluorescenčními sondami pro mikroskopii živých buněk vynikají BODIPY barviva se svou syntetickou univerzálností a fotofyzikálními vlastnostmi, které zajišťují minimální poškození vzorku během biozobrazování.
Target identification of active substances is critical in optimizing drugs and minimizing side effects. The complex nature of biological systems presents challenges; to meet them, however, microscopic methods, particularly phenotypic screening, represented by "Cell Painting" method and fluorescent probes, can be used as valuable tools for understanding the impact of various substances at the cellular and organelle levels. These methods enable rapid testing of large libraries of compounds and offer unique insights into their mechanism of action by observing cell behavior, assessing cell morphology, motility, division, and migration. However, live cell microscopy faces challenges like phototoxicity, requiring a careful selection of fluorescent labels and optimized conditions. Among synthetic probes for live cell microscopy, BODIPY dyes stand out for their synthetic versatility and photophysical properties, providing minimal sample damage during bioimaging.
Autentizace rybích výrobků s využitím analýzy DNA vyžaduje zisk kvalitní DNA bez přítomnosti inhibitorů. V současné době jsou dostupné různé metody pro izolaci nukleových kyselin; pro svou rychlost a nenáročnost extrakčního postupu se staly velmi oblíbenými zejména silikátové centrifugační kolonky. Jejich nevýhodou však může být princip využívající záporný náboj DNA, který může být ovlivněn složením potravin, nebo jejich ucpání v důsledku špatné předúpravy vzorků. Cílem této práce bylo porovnat tři metody izolace DNA využívající různé principy (silikátové centrifugační kolonky, modifikované magnetické kuličky, cetyltrimethylamonium-bromid (CTAB) a chloroformová extrakce) a zhodnotit jejich vhodnost pro izolaci DNA z rybí svaloviny. Posuzovanými kritérii byla výtěžnost, čistota a amplifikovatelnost izolované DNA. Analyzována byla tkáň makrely obecné bez a s přídavkem přídatných látek běžně používaných při výrobě rybích produktů, konkrétně difosforečnanů (E 450) a barviv (E 110 a E 124), a následně byla vybraná metoda aplikována i na komerčně nabízené výrobky z ryb. Jako nejvhodnější se ukázala upravená metoda využívající detergent CTAB.
Authentication of fish products by DNA analysis requires the extraction of high quality DNA without the presence of inhibitors. Many nucleic acid isolation methods are currently available; silicate centrifugal columns have become very popular due to their speed and ease of extraction. However, their disadvantage may be the principle based on DNA charge, which may be affected by food composition, or clogging due to a poor sample pretreatment. The aim of this work was to compare three DNA isolation methods using different principles (silicate centrifugal columns, modified magnetic beads, Cetrimonium bromide and chloroform extraction) and to evaluate their suitability for DNA isolation from fish muscle. The criteria assessed were the recovery, purity and amplifiability of the isolated DNA. Mackerel tissue was analysed without and with the addition of additives commonly used in the manufacture of fish products, namely diphosphates (E 450) and colorants (E 110 and E 124), and the selected method was subsequently applied to commercial fish products. The modified method using the detergent CTAB proved to be the most suitable.
- MeSH
- analýza potravin metody MeSH
- DNA analýza izolace a purifikace MeSH
- lidé MeSH
- polymerázová řetězová reakce MeSH
- potrava z moře (živočišná) analýza MeSH
- potravinářské přísady analýza MeSH
- rybí výrobky * analýza MeSH
- ryby MeSH
- techniky amplifikace nukleových kyselin metody MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
Ochrana člověka za mimořádných událostí je povinný vzdělávací obsah volně navazující na bývalou brannou výchovu, o jejímž obnovení se v kontextu událostí poslední doby opět diskutuje. Nabízí velmi širokou paletu témat, která lze zařadit nejen do výuky chemie, ale i jiných (nejen) přírodních věd. Velmi vhodné je např. zařazení do výuky jako (krátko či střednědobý) projekt zaměřený na téma radioaktivita a jaderné zbraně, které je pro žáky zajímavé. Pro realizaci projektu byla autory článku vytvořena pojmová mapa a návodné otázky, a také seznam doporučených zdrojů informací, které mohou učitelé a jejich žáci využít. Cílem projektu je nejen nabýt nové znalosti a vědomosti v souvislosti s tématem jaderných zbraní a radioaktivity, ale také získat ucelený přehled díky mezipředmětovému uspořádání.
Human protection in emergencies is a compulsory educational content in the Czech Republic loosely related to the former military education. It offers a very wide range of topics that can be included not only in chemistry education, but also in other (not only) natural sciences. For example, it is very suitable to include it as a (short- or medium-term) project focused on radioactivity and nuclear weapons, which is of interest to the students. For this purpose, we have created a concept map and guiding questions, as well as a list of recommended sources of information that teachers and their pupils can use. The aim of the project is not only to gain new knowledge and understanding, but also to gain holistic insight into the topic through cross-curricular educational approach.
Článek se zabývá problematikou nebezpečných chemických látek v souvislosti s využitím české databáze nebezpečných látek Medis-Alarm. Databáze Medis-Alarm je v tomto příspěvku charakterizována a jsou naznačeny možnosti jejího využití na vysokých školách při výuce studentů. Dalším cílem je vyvolat diskusi o nutném zvýšení bezpečnosti jak obyvatel, tak záchranářů a zlepšení ochrany životního prostředí v České republice.
This article deals with the security of the population and the fire brigade, which uses the Czech database of hazardous substances, Medis-Alarm. This database is connected with the long-term operation of the proven safety transport system TRINS (transport, information and accident system) in the Czech Republic. The Medis-Alarm database is the most widespread one used in the Czech Republic. In this paper, this database is therefore characterized and described in detail, and various possibilities of its use at universities are indicated. The article also aims to provoke a public professional discussion on the necessary increase of the safety of both the population and rescuers and the improvement of environmental protection in the Czech Republic.
- MeSH
- chemické databáze MeSH
- first responder výchova MeSH
- lidé MeSH
- materiálové bezpečnostní listy MeSH
- nebezpečné látky * klasifikace toxicita MeSH
- řízení bezpečnosti MeSH
- studium vysokoškolské MeSH
- únik nebezpečných chemických látek prevence a kontrola MeSH
- výchova a vzdělávání MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
BACKGROUND: We need to better understand the risk factors and predictors of medication-related weight gain to improve metabolic health of individuals with schizophrenia. This study explores how trajectories of antipsychotic medication (AP) use impact body weight early in the course of schizophrenia. METHODS: We recruited 92 participants with first-episode psychosis (FEP, n = 92) during their first psychiatric hospitalization. We prospectively collected weight, body mass index (BMI), metabolic markers, and exact daily medication exposure during 6-week hospitalization. We quantified the trajectory of AP medication changes and AP polypharmacy using a novel approach based on meta-analytical ranking of medications and tested it as a predictor of weight gain together with traditional risk factors. RESULTS: Most people started treatment with risperidone (n = 57), followed by olanzapine (n = 29). Then, 48% of individuals remained on their first prescribed medication, while 33% of people remained on monotherapy. Almost half of the individuals (39/92) experienced escalation of medications, mostly switch to AP polypharmacy (90%). Only baseline BMI was a predictor of BMI change. Individuals in the top tercile of weight gain, compared to those in the bottom tercile, showed lower follow-up symptoms, a trend for longer prehospitalization antipsychotic treatment, and greater exposure to metabolically problematic medications. CONCLUSIONS: Early in the course of illness, during inpatient treatment, baseline BMI is the strongest and earliest predictor of weight gain on APs and is a better predictor than type of medication, polypharmacy, or medication switches. Baseline BMI predicted weight change over a period of weeks, when other traditional predictors demonstrated a much smaller effect.
- MeSH
- antipsychotika * terapeutické užití škodlivé účinky MeSH
- dospělí MeSH
- hmotnostní přírůstek * účinky léků MeSH
- hospitalizace * statistika a číselné údaje MeSH
- index tělesné hmotnosti * MeSH
- lidé MeSH
- mladý dospělý MeSH
- olanzapin terapeutické užití MeSH
- polypharmacy MeSH
- prospektivní studie MeSH
- psychotické poruchy * farmakoterapie MeSH
- risperidon terapeutické užití škodlivé účinky MeSH
- rizikové faktory MeSH
- schizofrenie * farmakoterapie MeSH
- Check Tag
- dospělí MeSH
- lidé MeSH
- mladý dospělý MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
PURPOSE: Despite advancements in radiation techniques, concerns persist regarding the adverse effects of radiation therapy, particularly cardiotoxicity or radiation-induced heart disease. Recently, arrhythmogenic toxicity has come to the forefront-the impact of radiation therapy on the cardiac conduction system. Our objective was to conduct a dosimetric study and subsequently investigate the feasibility of optimizing the sinoatrial (SA) and atrioventricular (AV) nodes as organs at risk (OARs) in proton radiation therapy for non-small cell lung cancer with N3 disease. PATIENTS AND METHODS: Thirty-two non-small cell lung cancer patients with N3 disease undergoing proton radiation therapy were included. Sinoatrial and AV nodes, along with standard OARs, were delineated. Dosimetric analysis and optimization were performed using intensity-modulated proton therapy. RESULTS: Patients surpassing a predefined SA node dose threshold underwent dose optimization. Proton radiation therapy with pencil beam scanning demonstrated a significant reduction in SA and AV node doses without compromising target volume coverage or significant shift in the dose to other monitored OARs. CONCLUSION: Dose reduction to the SA and AV nodes for pencil beam scanning is a relatively simple task, and the reduction can be very substantial. Larger cohort studies and diverse radiotherapeutic modalities are needed for further validation and refinement of dose constraints.
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
The curvature of the lumbar spine plays a critical role in maintaining spinal function, stability, weight distribution, and load transfer. We have developed a mathematical model of the lumbar spine curve by introducing a novel mechanism: minimization of the elastic bending energy of the spine with respect to two biomechanical parameters: dimensionless lumbosacral spinal curvature cLS and dimensionless curvature increment along the spine CI. While most of the biomechanical studies focus on a particular segment of the spine, the distinction of the presented model is that it describes the shape of the thoracolumbar spine by considering it as a whole (non-locally) and thus includes interactions between the different spinal levels in a holistic approach. From radiographs, we have assessed standard geometrical parameters: lumbar lordosis LL, pelvic incidence PI, pelvic tilt PT, sacral slope ψ0 and sagittal balance parameter SB = sagittal vertical axis (SVA)/sacrum-bicoxofemoral distance (SFD) of 42 patients with lumbar spinal stenosis (SS) or degenerative spondylolisthesis (SL) and 21 radiologically normal subjects. SB statistically significantly correlated with model parameters cL5 (r = -0.34, p = 0.009) and -CI (r = 0.33, p = 0.012) but not with standard geometrical parameters. A statistically significant difference with sufficient statistical power between the patients and the normal groups was obtained for cLS, CI, and SB but not for standard geometrical parameters. The model provides a possibility to predict changes in the thoracolumbar spine shape in surgery planning and in assessment of different spine pathologies.
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
The strike force in combat sports strongly depends on the protective material's mechanical properties and energy absorption capacity. Therefore, this study aimed to estimate the effect of the protective layer thickness and repeated loading on the net force in a falling weight impact test. A falling 8-kg weight dropped from 15 cm, 25 cm, and 50 cm was used to simulate impact peak forces in an upper limb strike. Transfer linear regression functions were identified for three layers of different thickness (1.8 cm, 3.6 cm, and 5.4 cm) between the measured force and undamped force that would be measured if no protective layer was used. A decrease in damping performance under repetitive loading was assessed for the same amount of energy (30 J) absorbed by the specimens. There were 36 specimens examined in 126 tests. When the measuring apparatus was covered with one, two or three layers of Trocellen foam, the undamped force was approximately 2.8, 6.1, and 11.1 times higher, respectively (p < 0.05, R2 ≥ 0.95), than the force measured in the kinetic design. This allows researchers to select the number of layers according to the individual needs in terms of safety and injury prevention. A single layer of Trocellen foam used in this study may be insufficient to ensure the safety of athletes in upper limb strike experiments due to possible compaction of the foam structure for deformations exceeding 80% compression and forces exceeding 5 kN, although no injury was previously observed.
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
