Bioaktivní sekundární metabolity mikroorganismů a rostlin

Výzkum naší skupiny se zaměřuje především na přírodní toxiny v potravinovém řetězci, zejména mykotoxiny a jejich modifikované formy, a současně na jejich interakce s dalšími biologicky aktivními sekundárními metabolity. Propojujeme analytickou chemii, metabolomiku, mikrobiologii a toxikologii s cílem porozumět jejich výskytu, transformacím, biodostupnosti a biologickým účinkům. Výsledky našeho výzkumu přispívají k vývoji nových analytických metod, přesnějšímu hodnocení rizik a zvyšování bezpečnosti potravin.
Naše výzkumná skupina je součástí široké sítě národních i mezinárodních partnerství. Spolupracujeme s odborníky z oblastí analytické chemie, mikrobiologie, biotechnologií, rostlinných věd, medicíny a bioinformatiky. Mezi dlouhodobé partnery patří zejména Univerzita Karlova, Akademie věd ČR, Národní centrum zemědělského a potravinářského výzkumu a další výzkumné organizace v České republice. V mezinárodním měřítku navazujeme na spolupráci s institucemi, jako jsou University of Natural Resources and Life Sciences Vienna (BOKU), Technische Universität München, Wageningen University and Research, či University of Parma. Tato interdisciplinární propojení nám umožňují kombinovat moderní analytické přístupy s biologickými, toxikologickými a omickými metodami a řešit aktuální výzvy v oblasti bezpečnosti potravin a přírodních toxinů.

Výzkumná témata

Modifikované (glykosylované) mykotoxiny a skrytá expozice

Zabýváme se studiem modifikovaných („maskovaných“) mykotoxinů, které vznikají jako přirozená obranná reakce rostlin vůči napadení houbami. Tyto sloučeniny unikají běžným analytickým metodám a mohou vést k podhodnocení skutečné expozice spotřebitelů. Zaměřujeme se na přípravu analytických standardů, hodnocení jejich výskytu v potravinách, identifikaci nových konjugátů a vývoj metod umožňujících stanovit celkový obsah mykotoxinů včetně jejich vázaných forem. Současně zkoumáme jejich význam pro hodnocení zdravotních rizik a budoucí legislativní regulaci.

Biodostupnost, metabolismus a zdravotní dopady přírodních toxinů

Přítomnost přírodních toxinů v potravinách sama o sobě nevypovídá o jejich skutečném zdravotním riziku. Klíčové je, jakým způsobem jsou tyto látky uvolňovány během trávení, zda jsou absorbovány střevní bariérou a jakým biotransformacím podléhají v organismu. Zaměřujeme se zejména na studium biodostupnosti volných i modifikovaných mykotoxinů, jejich interakce se střevní mikrobiotou a mechanismy transportu přes střevní epitel. Využíváme simulované modely horního a dolního gastrointestinálního traktu, buněčné modely střevní bariéry a pokročilé analytické přístupy založené na vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrii. Získané poznatky přispívají k přesnějšímu hodnocení zdravotních rizik a k lepšímu pochopení biologického chování přírodních toxinů v lidském organismu.

Výskyt přírodních toxinů v potravinovém řetězci

Studujeme výskyt mykotoxinů, rostlinných alkaloidů a dalších biologicky aktivních sekundárních metabolitů v potravinách a krmivech. Zaměřujeme se na cereálie, fermentované produkty, doplňky stravy, léčivé rostliny, alternativní zdroje proteinů a další potravinové komodity, které mohou představovat významný zdroj expozice člověka. Výzkum zahrnuje monitoring kontaminace, studium faktorů ovlivňujících vznik a přenos toxinů v potravinovém řetězci i hodnocení jejich významu z hlediska bezpečnosti potravin.

Technologie snižování kontaminace a transformace přírodních toxinů

Studujeme moderní fyzikální a technologické postupy umožňující snižování obsahu mykotoxinů, alkaloidů a dalších přírodních toxinů v potravinách a rostlinných materiálech. Zaměřujeme se zejména na netermické technologie, jako je studené plazma nebo pulzní elektrické pole. Vedle samotné účinnosti dekontaminace sledujeme také chemické transformace toxinů, vznik nových degradačních produktů a jejich potenciální biologické a toxikologické účinky. Součástí výzkumu je rovněž hodnocení vlivu těchto technologií na nutriční hodnotu a obsah biologicky aktivních látek v ošetřovaných matricích.

Bezpečnost krmiv a ochrana zdraví hospodářských zvířat

Kontaminace krmiv mykotoxiny představuje významné riziko pro zdraví, welfare i produkční parametry hospodářských zvířat a současně ovlivňuje bezpečnost celého potravinového řetězce. Zaměřujeme se na vývoj inovativních strategií pro snižování jejich negativních účinků prostřednictvím funkčních krmných doplňků kombinujících přírodní adsorbenty s vysokou afinitou k mykotoxinům a bioaktivní rostlinné látky s antioxidačními, protizánětlivými a cytoprotektivními účinky. Studujeme fyzikálně-chemické vlastnosti adsorpčních materiálů, mechanismy jejich interakcí s mykotoxiny i možnosti jejich vzájemné kombinace pro dosažení maximální účinnosti. Současně hodnotíme ochranný potenciál fytogenních látek vůči poškození tkání a imunitního systému vyvolanému expozicí mykotoxinům. Navržené přístupy ověřujeme pomocí in vitro modelů i experimentů in vivo na hospodářských zvířatech s cílem vyvinout bezpečná a účinná řešení využitelná v moderní živočišné výrobě.

Pokročila analytická chemie, metabolomika a multiomika

Vývoj a aplikace moderních analytických přístupů představují základní pilíř našeho výzkumu. Využíváme pokročilé chromatografické a hmotnostně-spektrometrické techniky, zejména UHPLC-HRMS/MS, pro cílenou i necílenou analýzu přírodních toxinů, jejich metabolitů a dalších biologicky aktivních látek. Vedle klasické analytické chemie se zaměřujeme na metabolomiku a multiomické přístupy, které umožňují komplexní studium biologických systémů a jejich reakcí na biotický i abiotický stres. Integrací metabolomických, transkriptomických a dalších omických dat usilujeme o hlubší porozumění interakcím mezi rostlinami, mikroorganismy a jejich metabolity. Součástí výzkumu je rovněž zpracování rozsáhlých datových souborů generovaných moderními HRMS a omickými přístupy, využití chemometrických a bioinformatických metod a integrace informací napříč různými datovými vrstvami s cílem získat biologicky relevantní poznatky.