Náš výskum sa zameriava na účinky terapeutických a nízkych dávok ionizujúceho žiarenia, účinky mikrovĺn/rádiofrekvenčného žiarenia a elektromagnetických polí s extrémne nízkou frekvenciou (ELF), ľudské krvotvorné kmeňové / progenitorové bunky, na vznik a rizikové faktory ožiarenia pre leukémiu u detí, a individuálnu rádiosenzitivitu pacientov s rakovinou prsníka. Hlavnými predmetmi nášho vedeckého záujmu sú: odozva na poškodenie DNA, premeny génov a chromozómov a apoptóza, ktoré študujeme najmodernejšími technikami vrátane automatizovanej fluorescenčnej a laserovej konfokálnej mikroskopie, analýzy DNA opravných fokusov, kometoveho testu, FISH, RT-qPCR, klonovania DNA a sekvenovania, štandardnej a zobrazovacej prietokovej cytometrie a sortovania subpopulacii buniek.

• Odpoveď na poškodenie DNA a preleukemické klony v hematopoietických kmeňových bunkách v diagnostike, v stanovení rizika a liečby pediatrickej leukémie.

Chromozomálna translokácia, ktorá vedie k tvorbe  preleukemického fúzneho génu (PFG), je často primárnou genetickou abnormalitou pri vzniku akútnej detskej lymfoblastickej/myeloidnej leukémie (ALL/AML). PFG vznikajú v hematopoietických/progenitorových bunkách (HSPC), často in utero. Podľa našich výsledkov asi 1% slovenských novorodencov má vo svojej pupočníkovej krvi (UCB) najčastejšie sa vyskytujúci PFG – TEL-AML1. Naše dáta tiež naznačujú, že len tie PFG, ktoré vznikli relatívne skoro počas embryonálneho/fetálneho vývinu v špecifickej populácii HSPC, môžu napomôcť vzniku leukémie u približne 1% PFG-pozitívnych novorodencov. Na bunkách z banky UCB  študujeme FACS-triedené HSPC subpopulácie z PFG-pozitívnych vzoriek UCB pomocou PCR, sekvenovania DNA a FISH metódy. Získané údaje možno využiť k včasnej diagnostike predispozície k ALL/AML a taktiež k vylúčeniu UCB vzoriek pozitívnych na PFG pre transplantáciu.

Odpoveď na poškodenie DNA (DDR) a apoptóza sú kľúčové pre vznik a pretrvávanie PFG a môžu byť narušené v HSPC jedincov s predispozíciou na leukémiu. Je známe, že vysoké dávky ionizujúceho žiarenia spôsobujú leukémiu. Ukazuje sa, že vystavenie vplyvu elektromagnetických polí (EMF) taktiež súvisí so zvýšeným rizikom vzniku detskej leukémie. Avšak zatiaľ nie sú k dispozícii údaje, či nízke dávky ionizujúceho žiarenia a EMF, ku ktorým je v modernej spoločnosti vystavená podstatná časť verejnosti, majú schopnosť indukovať vznik PFG v HSPC. Preto pomocou najmodernejších metód študujeme indukciu PFG, DDR a apoptózy v HSPC subpopuláciách.

Preleukemické HSPC sú považované za bunkové rezervoáre relapsov. Študujeme diagnosticky relevantné PFG v HSPC subpopuláciách od PFG-pozitívnych pacientov s ALL/AML v čase stanovenia diagnózy, počas remisie a relapsu a takisto spätne aj v ich UCB. Tieto dáta budú korelované s klinickým výsledkom s cieľom validácie tohto prístupu pre stanovenie minimálnej reziduálnej choroby (MRD), úpravu liečby a prevenciu recidív.

• Implementácia rádiobiologického výskumu do rádioterapeutickej praxe

Proteíny, podieľajúce sa na tvorbe a radiáciou indukovaných fokusov (IRIF), akými sú nádorový proteín p53 (TP53) viažuci proteín 1 (53BP1) a fosforylovaný histón 2A, ktorý je členom rodiny X (gammaH2AX), sú považované za najcitlivejšie markery pre detekciu dvojvláknových DNA zlomov (DSB). Vyvíjame sofistikované experimentálne techniky slúžiace k efektívnej kvantifikácii IRIF využívaním zobrazovacej prietokovej cytometrie, laserovej konfokálnej a fluorescenčnej mikroskopie a overujeme ich aplikáciu hodnotením individuálnej rádiosenzitivity pacientov s nádorovým ochorením a tiež relatívnu biologickú účinnosť protónovej terapie.

Na našom oddelení boli po prvýkrát v rámci Slovenska zavedené moderné techniky DNA opravných fokusov, ktoré sme využili pre analýzu efektu g-žiarenia a protónov v terapeutických a nízkych dávkach v ľudských bunkách. Taktiež sme založili Rádiobiologické laboratórium v Protónovom Terapeutickom Centre v Ružomberku, kde sme preskúmali relatívnu biologickú účinnosť protónov v terapeutických a nízkych dávkach žiarenia. Tieto dáta sú využiteľné pre plánovanie protónovej terapie. Po prvýkrát sme vyvinuli účinné metódy v oblasti zobrazovacej prietokovej cytometrie pre štúdium endogénnych DNA-opravných fokusov a  tiež fokusov indukovaných nízkymi dávkami žiarenia v ľudských bunkách, ktoré by mohli byť využité na rôzne účely zahrňujúce posúdenie individuálnej rádiosenzitivity a epidemiologické štúdie.

Predikcia rádiosenzitivity normálneho tkaniva by mala byť rutinne začlenená do rádioterapie. Hlavným cieľom prediktívneho testovania je individuálne prispôsobenie rádioterapeutického procesu pacientovi, aby sa zabránilo nežiaducim účinkom terapie. Predpokladá sa, že kľúčovými faktormi v determinácii individuálnych vedľajších účinkov radiácie je oprava dvojvláknových zlomov DNA a apoptóza. Analyzujeme tiež možnosť hodnotenia rádiosenzitivity nádorových buniek na základe kvantifikácie endogénnych a radiáciou indukovaných fokusov. Tento postup môže poskytnúť efektívny, spoľahlivý a plne automatizovaný nástroj pre stanovenie miery nádorovej rádiosenzitivity ešte pred samotnou rádioterapiou.

Ľudské krvotvorné kmeňové bunky (HSC) sú považované za hlavný cieľ rádiáciou indukovanej leukemogenézy a tiež poskytujú dôležitý bunkový model pre hodnotenie rizika nádorového ochorenia. V HSC analyzujeme molekulárne markery  DNA opravy a apoptózy, pričom konečným cieľom je ich využitie v molekulárnych epidemiologických štúdiách karcinogenicity.

• Biologické efekty neionizujúceho elektromagnetického žiarenia

Zatiaľ čo extrémne nízkofrekvenčné (ELF) a rádiofrekvenčné (RF) elektromagnetické polia (EMF) boli klasifikované Medzinárodnou agentúrou pre výskum rakoviny ARC ako karcinogény skupiny 2B, americký Úrad pre potraviny a liečivá (US Food and Drug Administration) schválil proces hojenia zlomenín kostí pomocou ELF v špecifických frekvenciách a v krajinách bývalého Sovietskeho Zväzu bolo RF EMF využívané pri liečbe rôznych ochorení, vrátane rakoviny.

Aj keď mechanizmy zostávajú stále nejasné, väčšina údajov naznačuje, že EMF vyvoláva nepriaznivé alebo priaznivé účinky v závislosti od podmienok expozície. Zameriavame sa na tieto mechanizmy a molekulárne markery pre analýzu EMF účinkov pre terapeutické účely a na posúdenie rizika vzniku nádorového ochorenia v in vitro a epidemiologických štúdiách.