Cílem studia je především prohloubit teoretické znalosti z oblastí zaměřených na bioinformatiku, biomedicínské inženýrství, matematickou a systémovou biologii, genomiku a proteomiku a příbuzných oborů. Dále je pak kladen důraz na získání zkušenosti z oblastí základního i aplikovaného výzkumu v těchto oborech. Studium je koncipováno jako výhradně mezioborové, z čehož vyplývá i další cíl a to, posílení schopnosti komunikace a vědecké spolupráce mezi absolventem oboru a vědeckými odborníky z oblasti biologických a lékařských věd. Studium umožní získat zkušenosti v experimentální práci včetně zpracování a analýzy výsledků za využití metod z oblasti vyšší aplikované matematiky a statistiky.

Absolvent doktorského studia tohoto oboru bude zralou a výraznou vědeckou osobností s velkým odborným a vědeckým rozhledem v oblastech bioinformatiky, biomedicínských technologií, matematické a systémové biologie a genomiky a proteomiky. Absolventi také získají znalosti a zkušenosti zasahující do ryze technických oblastí, jako jsou především pokročilé metody zpracování vícerozměrných dat či oblast informatiky. Na druhé straně se v rámci studia také seznámí s oblastmi experimentální fyziologie, molekulární biologie a genetiky. Také je kladen důraz na získání zkušeností v základním a experimentálním výzkumu a na schopnost extrakce fundamentálních poznatků z daných oblastí.

Absolvent doktorského studia tohoto oboru by měl být zralou vědeckou osobností s velkým rozhledem v oblastech bioinformatiky, matematické a systémové biologie, genomiky a proteomiky, ale také v oblasti technických věd. Je připraven řešit náročné výzkumné a vývojové problémy. V praxi je absolvent tohoto doktorského studia schopen samostatné tvůrčí činnosti a samostatně vést výzkum a vývoj ve zmíněných oblastech vědy. Dále je schopen vést výzkumné týmy a zajišťovat mezioborovou komunikaci a spolupráci. Najde uplatnění na výzkumných institucích a ve firmách, kde je ve velké míře požadován inovativní přístup k řešení problémů – od návrhu řešení po realizaci.

Podmínkou přijetí je dosažení VŠ titulu na magisterské úrovni.

prof. Ing. Valentine Provazník, Ph.D.

2. kolo (podání přihlášek od 04.07.2016 do 20.07.2016)

1. Tracking transplantovaných buněk - metody značení a detekce buněk

   Dizertační práce se zabývá výzkumem metod značení a detekce buněk, které se využívají v rutinní nebo experimentální transplantaci (mesenchymální stromální buňka, dendritické buňky, hematopoietické buńky, chondroblasty). Trendem posledních let je označit buňky více nezávislými značkami nebo integrovanými multimodálními značkami. Práce shrnuje současné poznatky a srovnává jak různé značky vykazují možnosti kombinace, dlouhodobé detekovatelnosti, stability v buňce, biokompatibility s buňkou a kvantifikovatelnosti množiny buněk v jednotkovém objemu tkáně. Práce testuje možnost značení buněk různými komerčními a experimentálními značkami, jejich biokompatibilitu a následnou možnost detekce značených buněk a detekční limity buněk jak v idealizovaných in-vitro podmínkách, tak v modelu reálné tkáně i v samotné reálné tkáni.

   Školitel: Provazník Valentine, prof. Ing., Ph.D.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2016 do 15.05.2016)

1. Analýza obrazů z multimodálního holografického mikroskopu pro studium nádorových buněk

   Téma bude zaměřeno na studium entózy a jeho souvislosti s tvorbou polyploidních buněk a rezistence nádorových buněk vůči léčbě. Tento proces bude studován především pomocí multimodálního holografického mikroskopu, který umožňuje zobrazovat jak morfologii buněk, tak i jejich chování a probíhající procesy ve fluorescenčním módu. Hlavním náplní bude analýza obrazů z dlouhodobých experimentů, která bude zahrnovat oblast detekce buněk, jejich sledování, hodnocení jejich parametrů a klasifikaci. Práce bude řešena ve spolupráci s Fyziologickým ústavem LF MU.

   Školitel: Kolář Radim, doc. Ing., Ph.D.

2. Analýza obrazů z multimodálního holografického mikroskopu pro studium nádorových buněk

   Téma bude zaměřeno na studium entózy a jeho souvislosti s tvorbou polyploidních buněk a rezistence nádorových buněk vůči léčbě. Tento proces bude studován především pomocí multimodálního holografického mikroskopu, který umožňuje zobrazovat jak morfologii buněk, tak i jejich chování a probíhající procesy ve fluorescenčním módu. Hlavním náplní bude analýza obrazů z dlouhodobých experimentů, která bude zahrnovat oblast detekce buněk, jejich sledování, hodnocení jejich parametrů a klasifikaci. Práce bude řešena ve spolupráci s Fyziologickým ústavem LF MU.

   Školitel: Kolář Radim, doc. Ing., Ph.D.

3. Analýza pohybových stereotypů při sportovním výkonu

   Pohybová analýza má ve sportu své nezastupitelné místo. Podrobná analýza pohybových stereotypů vede ke zkvalitňování tréninkových plánů a zlepšování sportovních výsledků. Analýzu lze také využít pro diagnostické účely - sledování chybných pohybových vzorců po úrazech za účelem upřesnění postupů rehabilitačních procedur. Tato práce bude zaměřena na monitorování konkrétních pohybových stereotypů, výběru vhodných parametrů a následnou analýzu dat z kamerového systému VICON, která bude provedena za účelem popisu pohybových stereotypů při sportovním výkonu. Studie budou prováděny ve spolupráci s Centrem sportovních aktivit VUT.

   Školitel: Kolářová Jana, doc. Ing., Ph.D.

4. Analýza pohybu v oblasti rehabilitace

   Analýza chůze má v rehabilitaci své nezastupitelné místo. V klinické praxi se uplatňuje subjektivní hodnocení chůze s cílem diagnostikovat závažnost onemocnění nebo poranění. Tato práce bude zaměřena na výběr vhodných parametrů a analýzu dat z kamerového systému VICON, která bude provedena za účelem hodnocení účinnosti vybraného rehabilitačního postupu. Studie budou prováděny ve spolupráci s fakultní nemocnicí Brno (Klinika dětské chirurgie, ortopedie a traumatologie). Získané poznatky budou aplikovány na hodnocení rehabilitačních postupů osob s pohybovým handicapem.

   Školitel: Kolářová Jana, doc. Ing., Ph.D.

5. Metody souhrnné genomické charakterizace onkologických onemocnění

   Disertační práce se zabývá výzkumem metod pro souhrnnou genomickou charakterizaci onkologických onemocnění bioinformatickou analýzou multiplatformních dat. Jako zdroj dat bude využita rozsáhlá databáze projektu NIH The Cancer Genome Atlas obsahující anotované vzorky 11 tis. pacientů pokrývající 34 typů tumorů a celogenomové sekvence pro 1000 vzorků tumorů. Metody budou zahrnovat analýzu alternancí počtu genových kopií, strukturálních aberací, rekurentních delecí a dalších typů genových somatických mutací. Tyto genetické změny budou korelovány s dalšími parametry (zdravotní status pacienta, identifikace tkáně, lokalizace mutace, atd.). Výsledky disertace přispějí k poznání v oblasti integrované genomické analýzy a popisu geneze tumorů. Od uchazeče se očekává jasný zájem o výzkumnou práci v daném oboru, schopnost zvládnout bioinformatické metody, programování ve vhodném prostředí a znalost základní metodologie zpracování a analýzy genomických dat.

   Školitel: Provazník Valentine, prof. Ing., Ph.D.

6. Využití metod strojového učení pro analýzu signálových reprezentací bakteriálních genomů

   Dizertační práce se zabývá vývojem nových metod pro detekci a klasifikaci repetitivních segmentů a specifických sekvenčních motivů mobilních genetických elementů (MGE) v bakteriálních genomech. Inovativní spojení metod číslicového zpracování genomických dat a metod strojového učení pomůže v lokalizaci známých i popisu nových MGE zodpovědných za přenos genů antibiotické rezistence jako jsou genové kazety, konjugativní a mobilní transpozony, bakteriofágy apod. nebo genů kódující látky toxické pro lidský organismus. Od uchazeče se očekává jak znalost základní metodologie zpracování a analýzy genomických dat, tak přehled v oblasti zpracování a analýzy 1D signálů. Ovládání vhodného programovacího prostředí je samozřejmostí. Téma bude řešeno ve spolupráci s Dětskou nemocnicí – FN Brno. Více informací podá Ing. Helena Škutková, Ph.D.

   Školitel: Provazník Valentine, prof. Ing., Ph.D.

7. Zpracování obrazových sekvencí sítnice

   Téma je zaměřeno na analýzu obrazových sekvencí z experimentálního video-oftalmoskopu určeného pro snímání obrazových sekvencí sítnice. Zahrnuje jednak laboratorně zaměřenou část – úprava samotné kamery, akvizici dat a vytváření softwarových aplikací pro akvizici aj. Další část tématu je zaměřena zpracování a analýzu časových sekvencí snímků sítnice - například lícování snímků v sekvenci, detekci pulsací cév, detekci optického disku či extrakci pohybu očí. Při řešení těchto úkolů budou použity algoritmy z oblasti pokročilého zpracování obrazů a signálů. Celkově by měl projekt, díky navrženým metodám zpracování a analýzy, rozšířit možnosti využití video-oftalmoskopu v diagnostice očních, ale i neurologických onemocnění. Projekt je řešen ve spolupráci s klinickým pracovištěm v Erlangenu (Německo).

   Školitel: Kolář Radim, doc. Ing., Ph.D.

8. Zpracování obrazových sekvencí sítnice

   Téma je zaměřeno na analýzu obrazových sekvencí z experimentálního video-oftalmoskopu určeného pro snímání obrazových sekvencí sítnice. Zahrnuje jednak laboratorně zaměřenou část – úprava samotné kamery, akvizici dat a vytváření softwarových aplikací pro akvizici aj. Další část tématu je zaměřena zpracování a analýzu časových sekvencí snímků sítnice - například lícování snímků v sekvenci, detekci pulsací cév, detekci optického disku či extrakci pohybu očí. Při řešení těchto úkolů budou použity algoritmy z oblasti pokročilého zpracování obrazů a signálů. Celkově by měl projekt, díky navrženým metodám zpracování a analýzy, rozšířit možnosti využití video-oftalmoskopu v diagnostice očních, ale i neurologických onemocnění. Projekt je řešen ve spolupráci s klinickým pracovištěm v Erlangenu (Německo).

   Školitel: Kolář Radim, doc. Ing., Ph.D.