Laboratoř gliové biologie a omických technologií

V GliaOmics Lab zkoumáme zásadní roli gliových buněk – astrocytů, mikroglie a oligodendrocytů – ve zdraví, onemocněních a reakcích na poškození centrální nervové soustavy. Pomocí nejmodernějších omických přístupů se zabýváme studiem molekulárních a buněčných mechanismů, které regulují funkci, diverzitu a interakce gliových buněk. Naším cílem je prohloubit pochopení neurologických poruch a přispět k vývoji nových terapeutických strategií zaměřených na gliové buňky.

Výzkumné oblasti

• Funkce a heterogenita gliových buněk – Studium role astrocytů, mikroglií a oligodendrocytů ve fyziologických a patologických procesech centrální nervové soustavy.
• Gliové buňky v neurologických onemocněních – Zkoumání jejich významu v cévní mozkové příhodě, Alzheimerově chorobě, amyotrofické laterální skleróze, roztroušené skleróze, Alexanderově nemoci a poranění míchy.
• Jednobuněčná a prostorová transkriptomika – Využití vysokorozlišovacích omických metod k mapování aktivity gliových buněk a jejich komunikačních sítí.
• Terapeutické strategie – Identifikace patofyziologických mechanismů gliových buněk a jejich cílené využití pro vývoj nové generace terapeutik.

Klíčové výzkumné projekty

• Mapování patologie ischemického poškození mozku – Charakterizace odpovědí gliových buněk a identifikace terapeutických cílů pro léčbu mozkové mrtvice s využitím jednobuněčné a prostorové transkriptomiky.
• Gliové buňky jako terapeutické cíle – Modulace komunikace astrocytů a mikroglií, komplementového systému a mTOR signalizace v gliových buňkách s cílem ovlivnit průběh onemocnění.
• Pokročilé modelování neurologických onemocnění – Vývoj humanizovaných organoidových modelů pro studium mozkové mrtvice a Alzheimerovy choroby a zkoumání potenciálu intervencí na bázi mRNA jako terapeutické strategie.

Spolupráce

Aktivně spolupracujeme s akademickými a komerčními partnery na rozvoji výzkumu gliové biologie a objevování nových poznatků prostřednictvím omických technologií. Naše laboratoř úzce spolupracuje s GeneCore Facility, která poskytuje pokročilé služby v oblasti jednobuněčné a prostorové transkriptomiky.

2025

• Genotype-driven sensitivity of mice to tick-borne encephalitis virus correlates with differential host responses in peripheral macrophages and brain. Berankova M, Holoubek J, Hönig V, Matusova Z, Palus M, Salat J, Krayem I, Vojtiskova J, Svoboda P, Pranclova V, Valihrach L, Demant P, Lipoldova M, Ruzek D. J Neuroinflammation. 2025 Jan 28;22(1):22. doi: 10.1186/s12974-025-03354-1.

2024

• Spatiotemporal transcriptomic map of glial cell response in a mouse model of acute brain ischemia. Zucha D, Abaffy P, Kirdajova D, Jirak D, Kubista M, Anderova M, Valihrach L. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Nov 12;121(46):e2404203121. doi: 10.1073/pnas.2404203121.
• Aberrant neurodevelopment in human iPS cell-derived models of Alexander disease. Matusova Z, Dykstra W, de Pablo Y, Zetterdahl OG, Canals I, van Gelder CAGH, Vos HR, Pérez-Sala D, Kubista M, Abaffy P, Ahlenius H, Valihrach L, Hol EM, Pekny M. Glia. 2025 Jan;73(1):57-79. doi: 10.1002/glia.24618.
• The deletion of AQP4 and TRPV4 affects astrocyte swelling/volume recovery in response to ischemia-mimicking pathologies. Hermanova Z, Valihrach L, Kriska J, Maheta M, Tureckova J, Kubista M, Anderova M. Front Cell Neurosci. 2024 May 15;18:1393751. doi: 10.3389/fncel.2024.1393751.
• A practical guide to spatial transcriptomics. Valihrach L, Zucha D, Abaffy P, Kubista M. Mol Aspects Med. 2024 Jun;97:101276. doi: 10.1016/j.mam.2024.101276.

2023

• A view of the genetic and proteomic profile of extracellular matrix molecules in aging and stroke. Chmelova M, Androvic P, Kirdajova D, Tureckova J, Kriska J, Valihrach L, Anderova M, Vargova L. Front Cell Neurosci. 2023 Nov 30;17:1296455. doi: 10.3389/fncel.2023.1296455. eCollection 2023.
• NEUROD1 reinforces endocrine cell fate acquisition in pancreatic development. Bohuslavova R, Fabriciova V, Smolik O, Lebrón-Mora L, Abaffy P, Benesova S, Zucha D, Valihrach L, Berkova Z, Saudek F, Pavlinkova G. Nat Commun. 2023 Sep 9;14(1):5554. doi: 10.1038/s41467-023-41306-6.
• Reactive astrogliosis in the era of single-cell transcriptomics. Matusova Z, Hol EM, Pekny M, Kubista M, Valihrach L. Front Cell Neurosci. 2023 Apr 20;17:1173200. doi: 10.3389/fncel.2023.1173200.
• Cortical glia in SOD1(G93A) mice are subtly affected by ALS-like pathology. Filipi T, Matusova Z, Abaffy P, Vanatko O, Tureckova J, Benesova S, Kubiskova M, Kirdajova D, Zahumensky J, Valihrach L, Anderova M. Sci Rep. 2023 Apr 21;13(1):6538. doi: 10.1038/s41598-023-33608-y.
• Complement C3a treatment accelerates recovery after stroke via modulation of astrocyte reactivity and cortical connectivity. Stokowska A, Aswendt M, Zucha D, Lohmann S, Wieters F, Morán Suarez J, Atkins AL, Li Y, Miteva M, Lewin J, Wiedermann D, Diedenhofen M, Torinsson Naluai Å, Abaffy P, Valihrach L, Kubista M, Hoehn M, Pekny M, Pekna M. J Clin Invest. 2023 May 15;133(10):e162253. doi: 10.1172/JCI162253.
• ISL1 controls pancreatic alpha cell fate and beta cell maturation. Bohuslavova R, Fabriciova V, Lebrón-Mora L, Malfatti J, Smolik O, Valihrach L, Benesova S, Zucha D, Berkova Z, Saudek F, Evans SM, Pavlinkova G. Cell Biosci. 2023 Mar 10;13(1):53. doi: 10.1186/s13578-023-01003-9.
• β-Lactoglobulin affects the oxidative status and viability of equine endometrial progenitor cells via lncRNA-mRNA-miRNA regulatory associations. Data K, Marcinkowska K, Buś K, Valihrach L, Pawlak E, Śmieszek A. J Cell Mol Med. 2023 Apr;27(7):927-938. doi: 10.1111/jcmm.17694.
• Glioblastoma and cerebral organoids: development and analysis of an in vitro model for glioblastoma migration. Fedorova V, Pospisilova V, Vanova T, Amruz Cerna K, Abaffy P, Sedmik J, Raska J, Vochyanova S, Matusova Z, Houserova J, Valihrach L, Hodny Z, Bohaciakova D. Mol Oncol. 2023 Apr;17(4):647-663. doi: 10.1002/1878-0261.13389.

2022

• Recent advances in deciphering oligodendrocyte heterogeneity with single-cell transcriptomics. Valihrach L, Matusova Z, Zucha D, Klassen R, Benesova S, Abaffy P, Kubista M, Anderova M. Front Cell Neurosci. 2022 Oct 13;16:1025012. doi: 10.3389/fncel.2022.1025012.
• ISL1 is necessary for auditory neuron development and contributes toward tonotopic organization. Filova I, Pysanenko K, Tavakoli M, Vochyanova S, Dvorakova M, Bohuslavova R, Smolik O, Fabriciova V, Hrabalova P, Benesova S, Valihrach L, Cerny J, Yamoah EN, Syka J, Fritzsch B, Pavlinkova G. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Sep 13;119(37):e2207433119. doi: 10.1073/pnas.2207433119.
• Obesity Affects the Proliferative Potential of Equine Endometrial Progenitor Cells and Modulates Their Molecular Phenotype Associated with Mitochondrial Metabolism. Smieszek A, Marcinkowska K, Pielok A, Sikora M, Valihrach L, Carnevale E, Marycz K. Cells. 2022 Apr 24;11(9):1437. doi: 10.3390/cells11091437.
• Compromised Astrocyte Swelling/Volume Regulation in the Hippocampus of the Triple Transgenic Mouse Model of Alzheimer's Disease. Tureckova J, Kamenicka M, Kolenicova D, Filipi T, Hermanova Z, Kriska J, Meszarosova L, Pukajova B, Valihrach L, Androvic P, Zucha D, Chmelova M, Vargova L, Anderova M. Front Aging Neurosci. 2022 Jan 27;13:783120. doi: 10.3389/fnagi.2021.783120.
• Small RNA-Sequencing for Analysis of Circulating miRNAs: Benchmark Study. Androvic P, Benesova S, Rohlova E, Kubista M, Valihrach L. J Mol Diagn. 2022 Apr;24(4):386-394. doi: 10.1016/j.jmoldx.2021.12.006.

2021

• Tutorial: Guidelines for Single-Cell RT-qPCR. Zucha D, Kubista M, Valihrach L. Cells. 2021 Sep 30;10(10):2607. doi: 10.3390/cells10102607.
• Transient astrocyte-like NG2 glia subpopulation emerges solely following permanent brain ischemia. Kirdajova D, Valihrach L, Valny M, Kriska J, Krocianova D, Benesova S, Abaffy P, Zucha D, Klassen R, Kolenicova D, Honsa P, Kubista M, Anderova M. Glia. 2021 Nov;69(11):2658-2681. doi: 10.1002/glia.24064.
• Small RNA-Sequencing: Approaches and Considerations for miRNA Analysis. Benesova S, Kubista M, Valihrach L. Diagnostics (Basel). 2021 May 27;11(6):964. doi: 10.3390/diagnostics11060964.

2020

• Decoding the Transcriptional Response to Ischemic Stroke in Young and Aged Mouse Brain. Androvic P, Kirdajova D, Tureckova J, Zucha D, Rohlova E, Abaffy P, Kriska J, Valny M, Anderova M, Kubista M, Valihrach L. Cell Rep. 2020 Jun 16;31(11):107777. doi: 10.1016/j.celrep.2020.107777.
• The Role of miR-21 in Osteoblasts-Osteoclasts Coupling In Vitro. Smieszek A, Marcinkowska K, Pielok A, Sikora M, Valihrach L, Marycz K. Cells. 2020 Feb 19;9(2):479. doi: 10.3390/cells9020479.
• High potassium exposure reveals the altered ability of astrocytes to regulate their volume in the aged hippocampus of GFAP/EGFP mice. Kolenicova D, Tureckova J, Pukajova B, Harantova L, Kriska J, Kirdajova D, Vorisek I, Kamenicka M, Valihrach L, Androvic P, Kubista M, Vargova L, Anderova M. Neurobiol Aging. 2020 Feb;86:162-181. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2019.10.009.
• Performance Comparison of Reverse Transcriptases for Single-Cell Studies. Zucha D, Androvic P, Kubista M, Valihrach L. Clin Chem. 2020 Jan 1;66(1):217-228. doi: 10.1373/clinchem.2019.307835.
• Circulating miRNA analysis for cancer diagnostics and therapy. Valihrach L, Androvic P, Kubista M. Mol Aspects Med. 2020 Apr;72:100825. doi: 10.1016/j.mam.2019.10.002.

GAČR: GA25-16979S, L. Valihrach: Prostorová transkriptomická mapa ischemické cévní příhody. 2025 – 2027.

GAČR: GA24-11364S, L. Valihrach: Humanizovaná platforma založená na organoidech pro modelování mozkové mrtvice a terapeutické intervence na bázi mRNA. 2024 – 2026.

GAČR: GA24-12028S, L. Valihrach: Atlas Alzheimerovy choroby: Mapování vývoje demence u cerebrálních organoidů pomocí single-cell transkriptomiky. 2024 -2026.

GAČR: GA23-05327S, L. Valihrach: Komunikace astrocytů a mikroglií jako cíl terapie cévní mozkové příhody. 2023 – 2025.

GAČR: GA23-06269S, M. Kubista: Narušená regulace mTOR signálni dráhy u gliových buněk po ischemickém poškození mozku. 2023 – 2025.

AZV: NU21-08-00286, L. Valihrach: Monitorace biomarkerů séra u pacientů s akutním poraněním míchy. 2021-2024.

MŠMT (Project ALEXANDER): EJPRD19-256, M. Kubista, L. Valihrach: The astrocyte nanofilament system in Alexander disease – from molecules to function, uncovering new leads for therapy. 2020-2022.

GAČR: GA20-05770S, M. Kubista: Úloha gliálních TRPV4 kanálů ve vzniku mozkového edému a post-ischemické regeneraci. 2020-2022.

GAČR: GA19-02046S, L. Valihrach: Gliové buňky - klíčoví hráči v progresi amyotrofické laterální sklerózy. 2019-2021.

GAČR: GA18-21942S, M. Kubista: MikroRNA v poranění nervové soustavy: potenciální úloha a terapeutický význam. 2018-2020.

GAČR: GA17-0403, 4S, M. Kubista: Klíčové signální dráhy regulující proliferaci a diferenciaci NG2 gliových buněk v poškozené nervové tkáni mozku. 2017-2019.

GAČR: GA16-10214S, L. Valihrach: Změny difuzivity mozku, složení extracelulární matrix a fyziologie gliových buněk v průběhu stárnutí - dopad na patogenezi ischemického poškození. 2016-2018.

MŠMT (program OP VK): CZ.1.07/2.3.00/30.0045, Bařinka, Nováková, Kubista, Valihrach, Hejnalová: Biotechnologický expert v oblasti strukturní biologie a genové exprese. 2012-2015.