Detailní popis osteoartritického stavu kostní tkáně pomocí inovativních biotechnologických přístupů

Bc. Martin Uher

Diplomová práce

Detailed description of osteoartritic processes of bone tissue by combination of inovative biotechnological methods

Anotace:

Tato práce se zaměřuje na charakterizaci kostní tkáně a jejích změn v důsledku progrese osteoartritického onemocnění. Z biotechnologického pohledu lze kost popsat jako biologický nanokompozit, jehož strukturní a funkční vlastnosti závisí na kvalitě jednotlivých komponent. Jelikož má kostní tkáň složité hierarchické uspořádání, analýzu těchto složek je nutné provádět v mikro a nano měřítku. Cílem práce je studium chemické kompozice osteoartritické tkáně pomocí biotechnologických instrumentálních metod – Ramanovy spektroskopie a následný popis biomechanických vlastností kolagenních vláken s využitím hybridní AFM technologie. V posledním kroku jsou sledovány hladiny exprese příslušných genů metodou RT-qPCR. V rámci práce nebyly zjištěny významné rozdíly v chemické struktuře osteoartritické tkáně. Stanovené hodnoty Youngova modulu pružnosti ukazují na zvýšenou tuhost kolagenních vláken ve srovnání s kontrolním vzorkem. Pozorována byla snížená exprese COL1A1. Hladiny exprese ALPL byly naměřeny se značným rozptylem.

Abstract:

This thesis deals with characterization of bone tissue and its changes due to the progression of osteoarthritic disease. From the biotechnological point of view the bone can be described as a biological composite whose structural and functional properties depend on the quality of individual components. Because of the hierarchical arrangement the analysis needs to perform at micro and nanoscale. The aim of this work is to study the chemical composition of osteoarthritic tissue using biotechnological instrumental methods – Raman spectroscopy and then to describe biomechanical properties of collagen fibres by hybrid atomic force microscopy. In the last step gene expression levels are investigated using RT-qPCR. No significant differences in the chemical structure of osteoarthritic tissue were found in this thesis. The determined Young's modulus shows an increased stiffness of the collagen fibers compared to the control sample. A decrease in COL1A1 expression was observed. ALPL expression levels were measured with considerable variance.

Klíčová slova

kostní tkáň, osteoartróza, Ramanova spektroskopie, mikroskopie atomárních sil, genové exprese, mechanické vlastnosti, bone tissue, osteoarthritis, Raman spectroscopy, atomic force microscopy, gene expression, mechanical properties

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 5. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 16. 6. 2022
• Vedoucí: prof. RNDr. Monika Pávková Goldbergová, Ph.D., Mgr. Jan Přibyl, Ph.D.
• Oponent: Ing. Hana Holcová Polanská, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biotechnologie / Biotechnologie