E3260 Aplikovaná toxikologie a farmakologie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2025
Rozsah
2/1/0. 3 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
doc. RNDr. Pavel Babica, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Iva Sovadinová, Ph.D. (přednášející)
doc. PharmDr. Ondřej Zendulka, Ph.D. (přednášející)
doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Luděk Bláha, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Pavel Babica, Ph.D.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Pavel Babica, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Kurz nemá žádné specifické předpoklady. Základní znalosti z (molekulární a buněčné) biologie a chemie (biochemie) jsou výhodou.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem kurzu je seznámit studenty se základními principy toxikologie a farmakologie, s důrazem na současné přístupy využívající mechanistické znalosti k pochopení terapeutických a škodlivých účinků na úrovni jednotlivců i populací. Kurz se zaměří na toxikodynamiku a farmakodynamiku, klíčové mechanismy účinku, a metody hodnocení pomocí výpočetních a experimentálních modelů. Dále budou představeny nástroje pro interpretaci mechanistických znalostí, jejich extrapolaci na vyšší úrovně biologické organizace, aplikace v preklinickém výzkumu a hodnocení rizik a pro in vitro-in vivo extrapolaci. Studenti se dále naučí soudobé koncepty používané v hodnocení toxikokinetiky a farmakokinetiky různých chemických látek, včetně environmentálních toxikantů nebo vyvíjených léčiv. Představeny budou aplikace těchto nástrojů a přístupů v preklinickém výzkumu a v procesu identifikace nebezpečnosti a hodnocení rizik chemických látek. Studenti také získají přehled o současném legislativním rámci pro používání pokročilých testů bez využití zvířat při testování toxicity a o nových trendech a konceptech v prediktivní toxikologii a preklinickém výzkumu.
Výstupy z učení
Student, který úspěšně dokončí kurz, bude schopen:

- Popsat jak různé látky ovlivňují biologické systémy na všech úrovních biologické organizace, jaké jsou mechanismy jejich účinku a jak se tyto látky metabolizují a vylučují z těla

- Aplikovat teoretické znalosti v praktických situacích, například při vývoji nových léčiv, hodnocení bezpečnosti chemických látek nebo řešení případů otravy.

- Vysvětlit hlavní výpočetní a experimentální metody, modely a postupy používané k hodnocení farmakologické aktivity nebo k narušení klíčových mechanismů toxicity vedoucích k terapeutickému nebo škodlivému účinku.

- Porozumět principům, aplikacím a současnému stavu validace in vitro testů používaných k hodnocení specifických nežádoucích účinků a terapeutických efektů, a pochopit, jak lze tyto testy extrapolovat z in vitro do in vivo kontextu.

- Rozpoznat předpisy a směrnice pro hodnocení chemických látek, včetně aplikace pokročilých testů a modelů bez použití laboratorních zvířat v toxikologických a farmakologických hodnoceních.

- Porozumět oblastem použitelnosti alternativních (in vitro) vs. standardních (in vivo) metod pro testování toxicity a farmakologie, včetně jejich silných stránek, limitací či potenciálu pro rutinní použití.

- Orientovat se v soudobých konceptech a přístupech v toxikologii a farmakologii, které zvyšují spolehlivost a prediktivitu hodnocení účinků chemických látek.

Studenti si osvojí schopnosti v oblasti posuzování vlivu chemických látek na životní prostředí a lidské zdraví, využívání inovativních a etických metod hodnocení toxicity v souladu s principy 3R a analýzy environmentálních dat a dopadů, včetně aspektů zdraví, bezpečnosti a udržitelnosti. Získají porozumění evropským strategiím jako jsou Cíl nulového znečištění (Zero Pollution Ambition), Chemická strategie pro udržitelnost (Chemicals Strategy for Sustainability) a Farmaceutické strategie pro Evropu (Pharmaceutical Strategy for Europe). Tyto dovednosti jim umožní identifikovat a hodnotit rizika spojená s expozicí chemickým látkám, aplikovat moderní přístupy (in vitro, in silico, in chemico) a promítat výsledky hodnocení do odborné praxe a regulačního rozhodování.
Osnova
  • 1) Úvod do toxikologie a klasifikace nebezpečných chemických látek
  • Nebezpečí a riziko, výchozí body.
  • Klasifikace nebezpečných chemických látek a kategorií nebezpečnosti pro lidské zdraví.
  • Klasifikace chemických látek a přípravků se liší podle jejich použití a potenciálních rizik.
  • 2) Úvod do farmakologie a klasifikace léčiv
  • Bezpečnost a účinnost, terapeutický index, ověření mechanismu, ověření konceptu/proveditelnosti.
  • Názvosloví léků (chemický název, generický název, INN, výrobní název)
  • Klasifikace léčiv (dle chemické struktury, charakteru složky, ATC skupiny)
  • Zadání samostatných úkolů (I. odborná zpráva, II. prezentace pro interaktivní seminář)
  • 3) Toxikokinetika a farmakokinetika (ADME)
  • Pojmy toxikokinetiky/farmakokinetiky (ADME): Hodnocení absorpce, distribuce, metabolismu a exkrece.
  • Metody studia ADME: Přístupy ke studiu ADME in vitro a in vivo, včetně experimentálních technik a modelových systémů.
  • Fyziologicky založené farmakokinetické (PBPK) a toxikokinetické (PBTK) modelování.
  • 4-5) Toxikodynamika a farmakodynamika, základní mechanismy toxicity a účinků
  • Koncept drah škodlivých účinků (Adverse Outcome Pathways, AOPs).
  • Interakce chemických látek s biomakromolekulami: Mechanismy chemických interakcí s proteiny (receptory, enzymy, iontové kanály, transportní proteiny), nukleovými kyselinami a (fosfo)lipidy.
  • Buněčná úroveň: Životaschopnost a metabolická aktivita buněk, redoxní rovnováha, regulace buněčného cyklu a smrti.
  • Tkáně: Regulace mezibuněčné komunikace a tkáňové homeostázy, zánět.
  • Orgánová úroveň: Specifické orgánové odpovědi (např. nervová soustava, endokrinní systém, játra). Organismální úroveň: Apikální a systémové odpovědi.
  • 6) Práce na samostatném úkolu (vypracování a odevzdání reportu & vzájemné hodnocení)
  • 7-8) Hodnocení chemické bezpečnosti a léčiv
  • Přehled regulačního prostředí pro hodnocení chemické bezpečnosti a hodnocení léčiv.
  • Integrace metodiky nového přístupu (NAMs) do regulačních rámců.
  • Analýza rizik nové generace (NGRA)
  • 8) Přednáška experta z praxe (např. dr. Kubincová, VÚOS Centrum Toxikologie, OECD National Coordinator of the Test Guidelines Programme)
  • 9-10) Metodiky nového přístupu (NAMs) a extrapolace in vitro-in vivo
  • Úvod do metodik nového přístupu (NAMs) pro testování toxicity a hodnocení rizik.
  • Techniky pro extrapolaci in vitro dat do in vivo kontextů, včetně kvantitativní extrapolace in vitro-in vivo (QIVIVE).
  • Předvalidace a validace testovacích metod.
  • Aplikace a omezení těchto modelů při hodnocení toxicity a terapeutických účinků.
  • 11) Práce na samostatném úkolu (příprava prezentace pro interaktivní seminář)
  • 12-13) Interaktivní seminář
  • Prezentace studentů / „převrácená třída“
Literatura
  • Translational medicine : molecular pharmacology and drug discovery. Edited by Robert A. Meyers. Weinheim: Wiley-VCH, 2018, 1064 stran. ISBN 9783527336593. info
  • KUBINCOVÁ, Petra; Jiří NOVÁK a Iva SOVADINOVÁ. Acute Systemic Toxicity: Alternative in Vivo and in Vitro Methods. CHEMICKÉ LISTY. Praha: Česká společnost chemická, 2016, roč. 110, č. 2, s. 118-125. ISSN 0009-2770. info
  • FOWLER, Bruce A. Molecular biological markers for toxicology and risk assessment. Amsterdam: Elsevier, 2016, ix, 153. ISBN 9780128095898. info
  • Predictive toxicology : from vision to reality. Edited by Friedlieb Pfannkuch - Laura Suter-Dick. Weinheim: Wiley-VCH, 2015, xxv, 404. ISBN 9783527336081. info
Výukové metody
Kurz kombinuje
(i) přednášky, tj. prezentace a osobní interakce (12 x 2 hodiny týdně, účast není povinná)
(ii) domácí úkoly - písemná zpráva a hodnocení písemné zprávy kolegy/ně (4 hodiny), příprava na interaktivní seminář (6 hodin)
(iii) 2 x interaktivní semináře po 2 hodinách, přičemž každý student (nebo skupina studentů) prezentuje na téma vybrané na začátku kurzu.
Metody hodnocení
Absolvování předmětu a závěrečné hodnocení se skládá:

1) Příprava odborné zprávy:
Vypracování odborné zprávy o vybrané chemické látce podle zadané šablony (odevzdání uprostřed semestru). [Hodnocení: Splněno/nesplněno]

2) Hodnocení a zpětná vazba pro odbornou zprávu:
Hodnocení a poskytnutí zpětné vazby na odbornou zprávu připravenou jiným studentem (uprostřed semestru). [Hodnocení: Splněno/nesplněno]

3) Příprava prezentace:
Příprava prezentace (přibližně 10 minut+10 minut diskuze) na téma současných přístupů k hodnocení vybraného typu toxicity/nežádoucího účinku (konání na konci semestru - 12. nebo 13. týden semestru). [Hodnocení: Splněno/nesplněno]

4) Závěrečná zkouška:
Závěrečný písemný test, s možností ústního dozkoušení (ve zkouškovém období). Test se skládá ze 24 uzavřených a 2 otevřených otázek. Známkováno na stupnici A-F, minimální požadovaný počet bodů pro úspěšné složení zkoušky je 60%. Po písemném testu je možné ústní dozkoušení.

Poznámka: Bez splnění úkolů 1-3 během semestru [hodnocených jako splněno/nesplněno] není možné vykonat zkoušku. Konečné hodnocení je určeno na základě výkonu u závěrečné zkoušky (bod 4).
Náhradní absolvování
Pro teoretické části mohou být studentům poskytnuty studijní materiály (prezentace, texty, videonahrávky přednášek). Provedení zadaných praktické úkoly může být domluveno individuálně.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2025/E3260