Glioblastoma multiforme (GBM) je rakovina mozku, která má pro pacienty extrémně špatnou prognózu a účinná léčba zůstává neřešenou výzvou. Navrhujeme otestovat koncepčně nový mikrochirurgický přístup ke specifickému zničení tkáně GBM: mikroelektrochemická redukce kyslíku (ang: microelectrochemical oxygen reduction, MEOR). Metoda spoléhá na řízenou katalytickou redukci fyziologického kyslíku za vzniku peroxidu vodíku. K této reakci dochází lokálně na povrchu implantovatelné elektrody, která může mít podobu sondy nebo mikrojehly. Naším cílem je spustit akumulaci peroxidu vodíku v tkáni obklopující zařízení MEOR a tím lokálně vyvolat toxicitu vůči nádorovým buňkám. Naše předběžné výsledky navíc ukazují, že použití elektrod z chirurgické oceli poskytuje další výhodu: vzniklý peroxid vodíku reaguje se železem na povrchu elektrody a vytváří ještě toxičtější hydroxylové radikály. Metoda MEOR byla nedávno zavedena a vypracována českou partnerskou skupinou na VUT. Mezitím rakouská skupina na MUG vyvinula pokročilé modely GBM a má jedinečné zkušenosti s používáním technologií mikrozařízení k cílení na tyto nádory. Nyní se zaměřujeme na vyhodnocení protinádorových účinků indukovaných řízenou redukcí kyslíku v zavedených systémech nádorových modelů se zvyšující se biologickou složitostí. Zavedené modely GBM na MUG zahrnují jak buněčné kultury GBM, tak vaskularizované, samoorganizované a trojrozměrné modely nádorů (xenografty GBM na chorioallantoické membráně kuřecích embryí a v mozku potkana). Nejprve otestujeme účinnost zařízení MEOR na zabíjení nádorů v kulturách GBM in vitro (lidský U-87 MG, potkaní C6) a plánujeme zvýšit komplexitu nádoru směrem k modelům nádorů in vivo. Mechanismy smrti nádorových buněk zprostředkované MEOR a celková účinnost mikrochirurgických nástrojů budou hodnoceny sledováním životaschopnosti buněk, léčbou indukovaného typu buněčné smrti (apotóza/nekróza), indukce hypoxie v nádoru, rychlosti proliferace GBM buněk a in vivo nádorový růst. Tento návrh si klade za cíl zkombinovat tyto doplňující se odborné znalosti k použití nového hardwaru VUT a modelových systémů GBM, které skupina MUG optimalizovala.

Description in English
1. Fundamental understanding of the effects of electrochemically-induced deoxygenation and formation of reactive oxygen species on cancer cells and tumor tissues. 2. Development of novel tools for highly localized production of reactive oxygen species 3. understanding the mechanism of cancer cell death which is induced by electrochemical currents. 4. Creating a basis for better future surgical practice

Keywords
Reaktivní formy kyslíku; katalytická redukce kyslíku; glioblastom; protirakovinná terapie; elektrochemie

Key words in English
Reactive oxygen species, Oxygen reduction reactions, Glioblastoma, Anti-cancer therapy, Electrochemistry