STUDIE O STAVU ZOBRAZOVACÍ INFRASTRUKTURY A POTŘEB VĚDECKÉ KOMUNITY V OBLASTI BIOLOGICKÉHO A BIOMEDICÍNSKÉHO ZOBRAZOVÁNÍ V ČESKÉ REPUBLICE

STUDIE O STAVU ZOBRAZOVACÍ INFRASTRUKTURY A POTŘEB VĚDECKÉ KOMUNITY V OBLASTI BIOLOGICKÉHO A BIOMEDICÍNSKÉHO ZOBRAZOVÁNÍ V ČESKÉ REPUBLICE

Prosinec 2012

Zpracovali: prof. RNDr. Pavel Hozák, DrSc., národní koordinátor projektu Euro-BioImaging Mgr. Markéta Morská, projektová manažerka

Studie byla vypracována v rámci projektu „Podpora české účasti v pan-evropské výzkumné infrastruktuře Euro-BioImaging (LE12004)“, financovaného z programu EUPRO II Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR.

1. Úvod Špičkový výzkum v přírodních vědách je stále více závislý na dostupnosti nejnovějších zobrazovacích technologií. Zvyšující se náklady a složitost pokročilých mikroskopických metod byly impulsem pro sdružování mikroskopických pracovišť do velkých center a centrálních servisních pracovišť (tzv. core facilities). Špičková servisní pracoviště mají potenciál přilákat do výzkumných institucí kvalitní vědce a projekty. Dále přispívají k tomu, že drahé zobrazovací přístroje jsou efektivně využívány. I tak ovšem nelze v rámci jedné výzkumné instituce nebo univerzity zajistit interně přístup ke všem zobrazovacím technikám, které jsou využívány v biomedicínském výzkumu. To byl důvod pro vznik projektu EuroBioImaging, jehož cílem je vybudovat evropskou síť špičkových zobrazovacích pracovišť, v rámci které bude vědcům v Evropě zajištěn externí přístup k zobrazovacím technologiím. Detailněji bude projekt popsán v následujících kapitolách. Na národní úrovni je také viditelná snaha o koordinaci zobrazovacích pracovišť v biomedicíně, která byla iniciována zezdola, tedy přímo od vědců, kteří využívají mikroskopické techniky pro své bádání, a zástupců zobrazovacích servisních pracovišť. Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy (MŠMT) poskytuje finanční příspěvek z programu EUPRO II na tyto aktivity, a to v rámci projektu „Podpora české účasti v pan-evropské výzkumné infrastruktuře Euro-BioImaging“, který je realizován Ústavem molekulární genetiky AV ČR, v.v.i. Cílem tohoto dokumentu je: a. představit projekt Euro-BioImaging a jeho přínosy pro českou vědeckou komunitu, b. zmapovat stávající infrastrukturu zobrazovacích pracovišť a potřeby vědeckých pracovníků v oblasti zobrazovacích technologií v biomedicíně v ČR. Dokument bude sloužit jako východisko pro navazující aktivity na národní úrovni, zejména v souvislosti s přípravou na zapojení vědeckých pracovišť v České republice (ČR) do konstrukční fáze infrastruktury Euro-BioImaging.

2. Popis projektu Euro-BioImaging Euro-BioImaging je projektem velké pan-evropské výzkumné infrastruktury zařazené v Cestovní mapě Evropského strategického fóra pro výzkumné infrastruktury (ESFRI). Euro-BioImaging bude distribuovanou infrastrukturou evropských pracovišť biologického a biomedicínského zobrazování. Je budován na principu „otevřeného přístupu“, a proto vědcům umožní stálý přístup k zobrazovacím technologiím, které nemají k dispozici ve svých mateřských institucích. Dalšími cíli je poskytnout vzdělávání a trénink v biologických a biomedicínských zobrazovacích technologiích a napomáhat vývoji zobrazovacích technologií v biomedicíně. Infrastruktura Euro-BioImaging bude zaměřena na zobrazovací technologie pro sledování biologických systémů, a to od jednotlivé molekuly po celý lidský organismus. Infrastruktura Euro-BioImagingu také nabídne platformu pro ukládání, sdílení a zpracování biologických a medicínských dat ve velkém měřítku. Standardy pro ukládání a analýzu obrazových dat umožní vědcům sdílet data a opakovaně je využívat mezi jednotlivými vědeckými 1

komunitami v různých státech. Zavádění infrastruktury Euro-BioImaging s jejími uzly v různých regionech Evropy přinese nové pracovní příležitosti a perspektivu pro vědce, inženýry, administrativní pracovníky a ostatní zaměstnance. Euro-BioImaging bude mít i pozitivní sociálně-ekonomický dopad na okolí uzlů (zobrazovacích pracovišť) infrastruktury, např. zvýšením poptávky po službách poskytovaných malými a středními podniky. Euro-BioImaging přispěje k tomu, že investice do výzkumné infrastruktury budou využívány hospodárně a efektivně při dodržování standardů kvality v oblasti řízení, přístupu, vzdělávání a služeb zobrazovacích pracovišť (stanovených EuroBioImagingem). Konsorcium Euro-BioImaging je složeno z 39 příjemců (partnerů) z 15 členských a přidružených států EU. Dále je v konsorciu přes 180 přidružených partnerů z 26 členských a přidružených států EU. Kromě toho je Euro-BioImaging formálně podporován více než 200 univerzitami, výzkumnými radami, grantovými agenturami, ministerstvy a průmyslovými partnery.

Podpora výzkumu

Vzdělávání

Inovace

Harmonogram projektu je rozdělen do tří fází: 

Přípravná fáze (2010 – 2013)

Během přípravné fáze bude připraven plán pro výstavbu a fungování infrastruktury. Bude definován právní a řídící rámec pro výstavbu a provoz a zpracován celkový business plán infrastruktury. Dále bude vytvořen koncept harmonizovaného přístupu k zobrazovacím technologiím a standardů v oblasti vzdělávání, správy, ukládání a zpracování obrazových dat. 

Konstrukční fáze (2014 – 2017)

Infrastruktura bude budována dvěma způsoby, a to modernizací stávajících zobrazovacích pracovišť nebo nově vybudovanými pracovišti. Budoucí uzly infrastruktury vzejdou z otevřené výzvy, jejíž zveřejnění je plánováno na začátek roku 2013. Kritéria způsobilosti budou založena na principech 2

technické a vědecké excelence, otevřeného přístupu, vysoké kvality zaměstnanců a vzdělávání uživatelů.  Operativní fáze (2017 - ) Euro-BioImaging bude poskytovat přístup k nejmodernějším zobrazovacím technologiím a vzdělávací programy v distribuované pan-evropské infrastruktuře zobrazovacích pracovišť. Rozpočet projektu Období Přípravná fáze (2010 – 2013)

Konstrukční fáze (2014 – 2017)

Operativní fáze (2017 - )

Předpokládané náklady (odhad) 7,9 mil. EUR Prostředky jsou určeny na pokrytí výdajů souvisejících s přípravou fungování infrastruktury (činnost koordinátorů projektu a pracovních balíčků v rámci konsorcia). 100 mil. EUR Prostředky budou určeny na vybudování nebo upgrade budoucích uzlů infrastruktury. 20% nákladů konstrukční fáze/ rok, tj. 20 mil. EUR

Zdroje financování (předpoklad) 5,2 mil. EUR (EU – 7. rámcový program VaV)

převážně národní zdroje

kombinace evropských a národních zdrojů

3. Organizační struktura projektu 

Evropská úroveň

Konsorcium Euro-BioImaging pro přípravnou fázi řídí dva vědečtí koordinátoři: Jan Ellenberg (EMBL) – odpovědný za projektové cíle v oblasti pokročilé světelné mikroskopie (ALM), a Stefan Schönberg (EIBIR) – odpovědný za projektové cíle v oblasti medicínského zobrazování (MI). Ve vztahu k Evropské komisi je projektovým koordinátorem European Molecular Biology Laboratory (EMBL). Strategickým řídícím orgánem je Řídící výbor (Steering Committee), který je složen ze všech předsedů pracovních balíčků, členů řídícího týmu projektu a 1 zástupce partnera (v případě, že již není zastoupen jako předseda pracovního balíčku). Výbor má 3 konzultační platformy: externí poradní radu, průmyslovou radu a fórum zainteresovaných stran. Na operativní úrovni funguje 13 pracovních balíčků, které jsou vždy řízeny 2 předsedy (za oblast ALM a MI).



Národní úroveň

Česká zobrazovací komunita sdružuje cca 40 aktivních zájemců o projekt Euro-BioImaging. Národní koordinátor projektu Euro-BioImaging reprezentuje českou zobrazovací komunitu při jednání v rámci projektu a zajišťuje vzájemnou výměnu informací.

3

Kromě národního koordinátora působí na národní úrovni také Poradní výbor české části projektu Euro-BioImaging, složený ze zástupců zainteresovaných stran, který poskytuje podpůrná stanoviska v klíčových otázkách týkajících se cílů projektu Euro-BioImaging a českého zapojení v přípravné fázi projektu. Výbor byl zvolen na prvním semináři zájemců o český Euro-BioImaging, který se konal dne 24. února 2011. Složení Poradního výboru české části projektu Euro-BioImaging Předseda výboru - národní koordinátor za ČR v projektu Euro-BioImaging: Prof. RNDr. Pavel Hozák, DrSc., Ústav molekulární genetiky Akademie věd ČR

Členové výboru: za část Pokročilá světelná mikroskopie (Advanced Light Microscopy) Marek Cebecauer, PhD, Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd ČR doc. RNDr. Jan Černý, PhD, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy prof. RNDr. Michal Kozubek, PhD, Fakulta informatiky Masarykovy univerzity RNDr. Lucie Kubínová, CSc., Fyziologický ústav Akademie věd ČR prof. MVDr. Jan Motlík, DrSc., Ústav živočišné fyziologie a genetiky Akademie věd ČR za část Zobrazování v medicíně (Medical Imaging) Ing. Milan Hájek, DrSc., Institut klinické a experimentální medicíny prof. MUDr. Ivan Rektor, CSc., Lékařská fakulta Masarykovy univerzity v Brně + CEITEC - Středoevropský technologický institut

V rámci programu EUPRO II poskytlo MŠMT národnímu koordinátorovi podporu na zajištění koordinačních aktivit souvisejících se zapojení českých subjektů v přípravné fázi projektu EuroBioImaging a s vytvořením národní zobrazovací infrastruktury. Řešení projektu „Podpora české účasti v pan-evropské výzkumné infrastruktuře Euro-BioImaging (LE12004) bylo zahájeno v březnu 2012 s dobou trvání do prosince 2015. 

Začlenění České republiky v projektu

Česká republika patří mezi státy, které jsou již od počátku zapojeny v přípravné fázi projektu. Partnerem v konsorciu projektu se stal Ústav molekulární genetiky AV ČR, v.v.i. Podporu projektu vyjádřilo Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy. Národním koordinátorem za Českou republiku byl jmenován prof. Pavel Hozák z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR. Prof. P. Hozák je zároveň vedoucím pro pracovní balíček, který se věnuje otázkám vzdělávání a školení (WP 13), a z této funkce je i členem řídícího výboru projektu. Dále jsou do projektu zapojeny tyto instituce a to v roli tzv. přidružených partnerů1: Biotechnologické a biomedicínské centrum Akademie věd a Univerzity Karlovy (BioCeV) Fyziologický ústav AV ČR, v.v.i. Institut klinické a experimentální medicíny Karlova univerzita v Praze 1

Přidružený partner – instituce, která je dle svého profilu a vyjádření zájmu zapojena do činnosti vybraných pracovních balíčků projektu, nedostává však žádné finanční prostředky na své zapojení z rozpočtu projektu.

4

Masarykova univerzita v Brně Středoevropský technologický institut (CEITEC) Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i. Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v.v.i. Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum Euro-BioImaging je uveden jako prioritní projekt v Cestovní mapě ČR velkých infrastruktur pro výzkum, vývoj a inovace, jejíž aktualizaci vláda ČR schválila v říjnu 2011.

Zájem českých zobrazovacích pracovišť o témata projektu Euro-BioImaging V rámci přípravné fáze projektu Euro-BioImaging jsou aktivity rozděleny do tzv. pracovních balíčků, které se zabývají specifickými oblastmi vztahujícími se k biomedicínskému zobrazování. Česká zobrazovací pracoviště mají největší zájem o pokročilou světelnou mikroskopii (ALM) – celkem 39 % pracovišť, vzdělávání (18 %), medicínské zobrazování (MI) (17%), a ukládání a analýzu dat (15 % pracovišť).

ALM - General Acces ALM - Access to Innovative Technologies

18% 10%

17%

Molecular Imaging MI - Access to Innovative Technologies

15% 22%

7%

MI - Patient to Population

11% Data Storage & Analysis

0%

User Access Training

Data vycházejí z dotazníku pro zájemce o český Euro-BioImaging, který je zveřejněn na internetových stránkách českého Euro-BioImagingu (informace k 30. 8. 2012).2

2

http://www.eurobioimaging.cz

5

4. Přínosy pro Českou republiku Moderní zobrazovací technologie přispívají k posunu v poznání v molekulární biologii, biomedicíně a lékařských oborech do úplně jiné dimenze poznání. Díky těmto technologiím dochází v současnosti k významnému kvalitativnímu i kvantitativnímu posunu jak ve výzkumu, tak v lékařských oborech. Nedostupnost těchto technologií v České republice by způsobila ztrátu konkurenceschopnosti české vědy, neboť výstupy ve výše uvedených oborech jsou stále více závislé na využití špičkových zobrazovacích technik. O špičkové zobrazovací metody je mezi českými vědci již nyní velký zájem, jen Československá mikroskopická společnost3 má cca 250 členů a všechna významná zobrazovací pracoviště jsou sdružena v rámci české zobrazovací komunity okolo projektu Euro-BioImaging. Dále jsou v ČR modernizována nebo budována zobrazovací pracoviště ze strukturálních fondů. Zapojení ČR do pan-evropské infrastruktury Euro-BioImaging tak přispívá ke zvýšení prestiže a konkurenceschopnosti nejen českých zobrazovacích pracovišť, ale i samotných vědců. Infrastruktura zajistí českým vědcům přístup ke špičkovým zobrazovacím technologiím, které nejsou dostupné v ČR. Dále jim umožní zvyšování kvalifikace, přístup k novým znalostem a sdílení dat a poznatků v rámci evropského výzkumného prostoru. Zapojení do projektu přináší i pozitivní ekonomické dopady, neboť čeští vědci získají přístup k širokému spektru specializovaných zobrazovacích technologií, jejichž pořízení by v podmínkách ČR bylo příliš finančně náročné nebo neefektivní z důvodu malého okruhu uživatelů. Realizace konstrukční fáze projektu Euro-BioImaging v ČR také zvýší šanci pro zapojení českých pracovišť do evropských výzkumných projektů. Kromě toho Euro-BioImaging napomáhá rozvoji spolupráce mezi akademickou sférou a soukromým sektorem. Může tak stimulovat v ČR stále nedostatečné investice soukromého sektoru do výzkumu. V České republice působí několik významných výrobců mikroskopických technologií (např. FEI Czech Republic, Tescan, a.s., Meopta – optika, s.r.o.). Mezi těmito výrobci a vědeckými pracovišti se intenzivně rozvíjí spolupráce v oblasti aplikovaného výzkumu. Značný potenciál této spolupráce do budoucna lze demonstrovat velkou úspěšností projektů v oblasti zobrazovacích technologií v rámci programu Centra kompetence Technologické agentury ČR a jiných grantových schémat. Například ve spolupráci FEI Czech Republic, několika ústavů Akademie věd ČR (Biologické centrum, Ústav makromolekulární chemie, Ústav molekulární genetiky, Ústav přístrojové techniky), společností Crytur, Delong Instruments a Výzkumného a zkušebního ústavu Plzeň jsou vyvíjeny nové mikroskopické metody v elektronové mikroskopii. Velký potenciál je i oblasti aplikovaného výzkumu mezi vědeckými pracovišti a výrobci při vývoji pokročilých technik pro počítačové zpracování mikroskopických i biomedicínských obrazových dat. V ČR např. působí firma Laboratory Imaging, která vyvíjí software pro konfokální mikroskopy NIKON a spolupracuje s Fyziologických ústavem AV ČR v rámci grantů Technologické agentury ČR. Další spolupráce v oblasti aplikovaného výzkumu v této problematice je rozvíjena na Fakultě informatiky Masarykovy univerzity a na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií Vysokého učení technického v Brně či na Fakultě elektrotechnické Českého vysokého učení v Praze. Euro-BioImaging tak může velice dobře sloužit jako platforma pro posilování spolupráce v oblasti aplikovaného výzkumu v mikroskopii. Projekt Euro-BioImaging je založen na tzv. „bottom-up“ přístupu, a proto architektura pan-evropské infrastruktury bude vycházet z potřeb zobrazovacích komunit jednotlivých členských států EU. V této souvislosti je třeba uvést, že česká zobrazovací komunita sdružená okolo tohoto projektu je velice aktivní a má reálný potenciál být přetransformována do národní infrastruktury v oblasti biologického a biomedicínského zobrazování. Budoucí národní zobrazovací infrastruktura by zajistila koordinovaný přístup českých vědeckých pracovníků ke špičkovým zobrazovacím zařízením a vzdělávání v oblasti 3

http://www.microscopy.cz

6

biologického a biomedicínského zobrazování. Koordinovaný přístup k budování zobrazovací infrastruktury by přispěl k efektivnějšímu využívání veřejných zdrojů, protože strategická rozhodnutí o investicích do budování nových zobrazovacích infrastruktur nebo modernizace stávajících by byla založena na potřebách celé národní zobrazovací komunity.

5. Stav zobrazovací infrastruktury v ČR V rámci českého Euro-BioImagingu proběhlo v období července a srpna 2012 zmapování stávajícího stavu zobrazovací infrastruktury a potřeb vědecké komunity v oblasti biomedicínského zobrazování. Dotazník byl rozdělen do 3 částí: dotazník pro poskytovatele v oblasti biologického zobrazování, dotazník pro poskytovatele v oblasti medicínského zobrazování, dotazník pro uživatele biomedicínského zobrazování (v angličtině). Cílem dotazníkového šetření bylo získat co nejkomplexnější obrázek o stávajícím stavu a potřebách vědecké komunity v biomedicínském zobrazování. V rámci dotazníkového šetření byla oslovena biologická a lékařská vědecká pracoviště v ČR (zejména ústavy Akademie věd, přírodovědecké a lékařské fakulty, členská základna Československé mikroskopické společnosti, komunita zájemců o Euro-BioImaging). Dále byl dotazník inzerován na webu českého Euro-BioImaging a Československé mikroskopické společnosti. Celkem na dotazník odpovědělo 103 respondentů (86 uživatelů biomedicínského zobrazování, 14 poskytovatelů biologického zobrazování a 3 poskytovatelé medicínského zobrazování). Data v grafech jsou uvedena v procentech. Hodnoty vyjadřují poměr daného výskytu k celkovému počtu odpovědí u jednotlivé otázky.

BIOLOGICKÁ ZOBRAZOVACÍ PRACOVIŠTĚ V ČESKÉ REPUBLICE



Přístup k zobrazovacím technologiím v biologii v ČR

Z dotazníkového šetření vyplynulo, že mezi nejdostupnější zobrazovací technologie v biologii patří: Laser Scanning Confocal Systems, Functional Imaging of Living Cells, Deconvolution Widefield Microscopy, Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) a Photoactived Localization Microscopy (PALM). Nicméně dle expertů poradního výboru pro český Euro-BioImaging metody FLIM a PALM nejsou dostupné v kvalitě, která by přinášela mezinárodně významné výsledky. Problémem je nedostatečné zpracování dat. Přístup k ostatním zobrazovacím technologiím je zajištěn malým procentem pracovišť. Úzce specializované technologie nejsou v ČR dostupné, přičemž u některých je plánován jejich nákup v horizontu 5 let. Je nutné vzít v potaz, že přístup k zobrazovacím technologiím v ČR se bude pravděpodobně v nejbližší době měnit, protože dojde k nákupu řady nových přístrojů s podporou strukturálních fondů.

7

Laser Scanning Confocal Systems Functional Imaging of Living Cells (e.g. FRAP, FRET) Deconvolution Widefield Microscopy Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) Photoactivated Localization Microscopy (PALM) Single Molecule Imaging Techniques Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy (TIRF) Stochastic Optical Reconstruction Microscopy (STORM) Spinning Disc Confocal Systems Multiphoton Systems Electron Microscopy High-throughput microscopy Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS) Correlated Light and Electron Microscopy Magnetic Resonance Imaging (µµMRI) Optical Projection Tomography (OPT) Bioluminescence Imaging (BLI) Non-linear Microscopy Techniques (e.g. CARS, SHG, THG and SRS) Ultra Sound (µUS) Single Plane Illumination Microscopy (SPIM) Probe Microscopy (atomic force or optical nearfield) Positron Emission Tomograpy (µPET) Computed Tomography (µCT)

Dostupnost zobrazovacích technologií v biologii: 25,0

20,0 Výhled 5 let - plánujeme externí přístup

15,0 Výhled 5 let - plánujeme jen interní přístup (v rámci instituce)

10,0 Současnost - externí přístup

5,0 Současnost - jen interní přístup (v rámci instituce)

0,0

Osa y – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

8

Využití zobrazovacího pracoviště externími uživateli – biologie: 30,0

Plánováno (během 5 let) uživatelé ze zahraničních VŠ/pracovišť VaV

25,0

15,0

Plánováno (během 5 let) uživatelé z českých VŠ/pracovišť VaV

10,0

V současnosti - uživatelé ze zahraničních VŠ/pracovišť VaV

20,0

5,0

V současnosti - uživatelé z českých VŠ/pracovišť VaV

0,0 < 5%

5-10%

10 - 15%

15-20%

>20%

Osa y – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

Jak vyplývá z grafu, externí přístup k zobrazovacím technologiím je v biologii poskytován spíše v menším měřítku, nejčastější je zpřístupnění kapacity pro externí uživatele do 5 % nebo v rozmezí 5 10 %. Respondenti uvedli následující důvody pro neposkytování přístupu externím uživatelům: nedostatek prostor a školícího personálu pro externí uživatele, plné interní využití přístrojů, nedostatek finančních zdrojů pro doplnění přístrojů a personálních nákladů pro manažery zobrazovacích pracovišť. Pracoviště poskytují nejčastěji následující služby a podporu svým externím uživatelům: metodické nastavení (např. design protokolu studie), technická pomoc při používání přístrojů a využití dalších přístrojů na pracovišti. Dostupné služby pro externí uživatele – biologie: Methodological setup (e.g. design of study… Technical assistance to run instruments Instruments Training in infrastructure use Data processing and analysis Training seminar room Training workstations Guest house for facility users Wet lab space Server space Probe preparation Animal facilities Animal preparation

Ano V plánu (v horizontu 5 let)

0,0

5,0

Osa x – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

9

10,0

Model výpočtu nákladů se odvíjí od typu uživatele. Pro externí uživatele z komerční sféry je nejčastějším modelem hrazení plných nákladů uživatelem. Pro externí uživatele z nekomerční sféry je nejčastěji využíván dotovaný model, kdy část nákladů je hrazena uživatelem a část poskytovatelem. Interní uživatel nejčastěji hradí pouze provozní náklady (tj. spotřební materiál). Srovnání pravidel pro externí přístup – model výpočtu nákladů: 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0

Dotovaný model Bez (část Provozní Plné nákladů regulace náklady náklady (podmínky hrazena (spotřební hrazeny na uživatelem materiál) uživatelem dohodě) , část poskytovat elem)

Jiné

Volný přístup

Pro interní uživatele

0,0

6,3

10,4

6,3

8,3

6,3

Pro externí uživatele z nekomerční sféry

0,0

2,1

2,1

10,4

14,6

6,3

Pro externí uživatele z komerční sféry

2,1

0,0

0,0

4,2

4,2

16,7

Osa y – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

MEDICÍNSKÁ ZOBRAZOVACÍ PRACOVIŠTĚ V ČESKÉ REPUBLICE

Vzhledem k omezenému počtu respondentů za skupinu poskytovatelů medicínského zobrazování je třeba považovat výsledky šetření pouze za orientační, což je dáno menším počtem těchto pracovišť v ČR. 

Přístup k zobrazovacím technologiím v medicíně v ČR

Mezi nejrozšířenější medicínské zobrazovací technologie v ČR patří: MRI: 1,5T, MRI: 3T, μMRI (do 7T) a Physiological Modelling. Ostatní zobrazovací technologie jsou velmi omezeně dostupné.

10

Dostupnost zobrazovacích technologií v medicíně: 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0

Výhled 5 let - plánujeme externí přístup Výhled 5 let - plánujeme jen interní přístup (v rámci instituce) Současnost - externí přístup Současnost - jen interní přístup (v rámci instituce)

Osa y – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

Vzhledem k malému vzorku pracovišť medicínského zobrazování uvádíme doplnění stávající situace z hlediska výzkumných kapacit zaměřených na studium zobrazovacím technik v biomedicíně. V oblasti magnetické rezonance (MR) pro in vivo studie na zvířecích modelech (myš, potkan) byl v ČR v letech 2000-2011 užíván pouze jeden přístroj, pracující s polem 4.7T v Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM); od r. 2011 byl akreditován i obdobný systém v Ústavu přístrojové techniky AV ČR (ÚPT). V roce 2012 byl v ÚPT do provozu uveden nový přístroj s magnetickým polem 9.4T (pro modely myš-potkan-králík), a to v nových laboratořích zahrnujících zvěřinec s plánovanou akreditací začátkem r. 2013. Cíleným výzkumem v biomedicíně se doposud zabývalo pouze pracoviště v IKEM, pracoviště v ÚPT se spíše soustředilo na metodický vývoj v oboru MR spektroskopie. V oblasti humánního biomedicínského výzkumu se vedle IKEM, profilujícímu se zejména v oblasti spektroskopie v polích 1.5 a 3 T, angažovala Masarykova univerzita prostřednictvím Fakultní nemocnice u sv. Anny, orientující se na funkční MRI. Ostatní humánní MR pracoviště jsou převážně klinickými uživateli MR zařízení. Dalším významným pracovištěm, kde budou prováděny metodické studie a výzkum v oblasti medicínského zobrazování, bude CEITEC - Středoevropský technologický institut, jehož výzkumné týmy navazují na práci uskutečněnou na Masarykově univerzitě. V roce 2014 by měly v rámci CEITEC být spuštěny přístroje s polem 3T a 7T pro výzkumné účely. Oblast medicínského zobrazování je klíčovou oblastí výzkumu pro celou radiologii, protože výzkum v oblasti přístrojové techniky je prováděn především komerčními společnostmi.

11

Využití zobrazovacího pracoviště externími uživateli – medicína: 45,0 40,0 Plánováno - uživatelé ze zahraničních VŠ/pracovišť VaV

35,0 30,0

Plánováno - uživatelé z českých VŠ/pracovišť VaV

25,0 20,0

V současnosti - uživatelé ze zahraničních VŠ/pracovišť VaV

15,0 10,0

V současnosti - uživatelé z českých VŠ/pracovišť VaV

5,0 0,0 < 5%

5-10%

10 - 15%

15-20%

>20%

Osa y – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

Stejně jako v biologii je nejčetnější externí využívání v současnosti do 5% kapacity pracoviště, nicméně do budoucna je plánováno zpřístupnění externím uživatelům nad 20 % kapacity. V případě externího přístupu je uživatelům poskytována podpora při zpracování a analýze dat, při metodickém nastavení experimentu a technická podpora při používání přístroje.

Dostupné služby pro externí uživatele – medicína: Data processing and analysis Methodological setup (e.g. design… Technical assistance to run… Training seminar room Training workstations Server space Animal facilities Animal preparation Training in infrastructure use Clinical trial insurance contracting Guest house for facility users Probe preparation Wet lab space Biobanking, biological material… Regulatory affairs management … Instruments 0,0

Ano V plánu (v horizontu 5 let)

2,0

4,0

6,0

Osa x – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

12

8,0

6. Potřeby vědecké komunity v oblasti zobrazování Třetí část dotazníkového šetření, věnovaná zjištění potřeb vědeckých pracovníků v oblasti biomedicínského zobrazování4, byla vyplněna celkem 86 respondenty. Přes 84 % respondentů pocházelo z veřejných výzkumných institucí a univerzit. Dotazník pro uživatele byl zpracován v angličtině z důvodu, abychom získali podněty i od zahraničních vědců působících v ČR. Rozdělení respondentů dle pracoviště Public research institution

University

Hospital, Health centre

Company 1%

5%

34% 60%

Rozdělení respondentů dle oboru bádání Biology

Medicine

Other

9%

25% 66%

Z následujícího grafu je patrné, které zobrazovací technologie v biomedicíně jsou nejvyužívanější a ke kterým technologiím vědci v biomedicínských oborech potřebují přístup. Nejrozšířenější zobrazovací technologie mezi uživateli jsou: Laser scanning confocal systems, electron microscopy a functional imaging of living cells. V následujících letech uživatelé vyjádřili největší zájem o tyto zobrazovací technologie: Photoactivated localization microscopy a high-throughput microscopy. 4

Biomedicínské zobrazování zahrnuje techniky pro preklinický výzkum na zvířecích modelech a kmenových buňkách a klinické zobrazovací techniky používané pro výzkum.

13

0,0 Laser Scanning Confocal Systems Electron Microscopy Functional Imaging of Living Cells (e.g. FRAP, FRET) Deconvolution Widefield Microscopy Spinning Disc Confocal Systems Imaging Microscopy (FLIM) Lifetime Fluorescence Multiphoton Systems Total Internal Reflection Fluorescence… Photoactivated Localization Microscopy (PALM) High-throughput microscopy Stochastic Optical Reconstruction Microscopy… Correlated Light and Electron Microscopy Computed Tomography (µCT) Single Molecule Imaging Techniques Stimulated Emission Depletion Microscopy (STED) Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS) Optical Projection Tomography (OPT) Probe Microscopy (atomic force or optical … Single Plane Illumination Microscopy (SPIM) 4PI Microscopy Magnetic Resonance Imaging (µµMRI) Bioluminescence Imaging (BLI) Fluorescence-Mediated Tomography (FMT) Ultra Sound (µUS) Phase-Contrast Imaging (X-ray based) Positron Emission Tomograpy (µPET) Single Photon Emission Computed Tomography … Optical Coherence Tomography (OCT) Non-linear Microscopy Techniques (e.g. CARS,…

Přehled zobrazovacích technologií, ke kterým mají uživatelé v ČR přístup a ke kterým potřebují přístup v následujících 5 letech: 12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

I need access

14 I have access

Osa y – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

V další otázce jsme položili uživatelům obecný dotaz, u kterých zobrazovacích technologií shledávají vysokou poptávku, která není pokryta stávající infrastrukturou, a srovnali jejich názor s pohledem poskytovatelů zobrazovacích technologií. Zatímco uživatelé shledávají jako nejpoptávanější technologii do budoucna, která není v současnosti dostatečně přístupná – stochastic optical reconstruction microscopy, poskytovatelé vidí na prvním místě laser scanning confocal systems. U ostatních technologií v pořadí (single molecule imaging, multiphoton systems atd.) jsou výsledky z pohledu uživatelů a poskytovatelů obdobné.

Vysoká poptávka po zobrazovacích technologiích – pohled uživatelů:

Stochastic Optical Reconstruction Microscopy… Single Molecule Imaging Techniques Photoactivated Localization Microscopy (PALM) Stimulated Emission Depletion Microscopy (STED) Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) Multiphoton Systems Functional Imaging of Living Cells (e.g. FRAP, FRET) Spinning Disc Confocal Systems Correlated Light and Electron Microscopy High-throughput microscopy Computed Tomography (µCT) Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS) Laser Scanning Confocal Systems 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Osa x – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

Vysoká poptávka po zobrazovacích technologiích – pohled poskytovatelů: Biologické zobrazování

Medicínské zobrazování

Laser Scanning Confocal…

µMRI/PET

High-throughput microscopy

µPET/CT

Multiphoton Systems

µMRI (over 7T)

Functional Imaging of Living… µMRI(up to 7T)

Single Molecule Imaging… Stimulated Emission …

MR-PET

Fluorescence Lifetime…

MRI: 3 T

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,0

5,0 10,0 15,0

Osy x – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

V případě, že uživatel plánuje využívat inovativní zobrazovací metodu na externím pracovišti, předpokládá, že bude potřebovat nejvíce tyto doplňkové služby: zpracování a analýza dat, technická pomoc při používání dané zobrazovací technologie, zařízení, úložiště na serveru a proškolení v používání zařízení.

15

Potřeba asistence a služeb na externím zobrazovacím pracovišti: 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0

Yes, I need

1,0

No, I don't need

0,0

I don't know

ddf

Osa y – výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %)

7. Zájem o zapojení do konstrukční fáze Euro-BioImagingu Předběžný zájem o zapojení do konstrukční fáze Euro-BioImagingu vyjádřilo 57% pracovišť biologického zobrazování a všechna medicínská zobrazovací pracoviště, která se zapojila do dotazníkového šetření. Z komentářů vyplývá, že některá zobrazovací pracoviště mají v plánu vytvořit „lokální síť zobrazovacích pracovišť“, tak aby zvýšila svojí šanci uspět ve výzvě pro budoucí uzly infrastruktury Euro-BioImaging, resp. aby nabídla uživatelům širší nabídku služeb a expertízy. Dále byli respondenti dotázáni, jaká opatření považují za důležitá z hlediska vytvoření národní zobrazovací infrastruktury. Biologická zobrazovací pracoviště shledala jako nejpotřebnější finanční podporu ze strany grantových agentur a vstřícnou personální politiku. Pro medicínská zobrazovací pracoviště je pak nejdůležitější podpora mateřské instituce a finanční podpora grantových agentur. Jako nejproblematičtější se jeví nedostatek finančních zdrojů pro personál zobrazovacích pracovišť a údržbu, které nelze financovat z běžných výzkumných grantů. Z diskusí v rámci Euro-BioImagingu vyplývá, že tomuto problému čelí i zobrazovací pracoviště v zahraničí, zejména v souvislosti s poskytováním externího přístupu. Proto se na úrovni EU řeší, jakými finančními nástroji podpořit fungování zobrazovacích center, která poskytují externím přístup. 16

Vyjádření zájmu o zapojení do konstrukční fáze projektu Euro-BioImaging:

Biologická zobrazovací pracoviště

Medicínská zobrazovací pracoviště

7% 28%

33%

36% 67% 29%

Ano (jako „single technology flagship node“) Ne

Ano (jako „multimodal technology node“) Zatím nevím

Názor poskytovatelů biologického zobrazování – potřebné kroky pro vytvoření národní zobrazovací infrastruktury v oblasti biomedicínského zobrazování: Biologická zobrazovací pracoviště

Medicínská zobrazovací pracoviště

7% 16%

11%

23%

34% 22%

26%

28% 33%

Finanční podpora ze strany grantových agentur (např. nová výzva pro velké výzkumné infrastruktury, výzvy na bádání v oblasti technologických inovací pro základní výzkum ...) Podpora mateřské instituce pro vytvoření uzlu Personální politika (např. zajištění personálu pro externí uživatele, školení ...) Informační podpora (např. repozitář zobrazovacích metod, výukových materiálů, databáze zobrazovacích pracovišť v ČR ...) Ostatní

17

Závěry vyplývající z dotazníkového šetření byly potvrzeny i v rámci diskusí poradního výboru české části projektu Euro-BioImaging. Zajištění externího přístupu k zobrazovacím technologiím a expertíze vyžaduje nezávislé financování těchto aktivit. Grantový systém nastavený v ČR nepodporuje různé typy externího přístupu kromě vědecké spolupráce. Je třeba vytvořit rámec pro získání finanční podpory pro pořízení nových instrumentů a také pro financování jejich údržby a upgradu. Toto financování by mělo být dlouhodobé, tak aby přístrojové vybavení pracovišť odráželo technologický vývoj a bylo schopné držet krok se současnou světovou úrovní v biomedicínském zobrazování. Další výzvou je získat a udržet kvalitní personál zobrazovacích pracovišť, který by zajišťoval otevřený přístup do infrastruktury. Je třeba vyškolit a dlouhodobě podporovat personál těchto pracovišť, což je pro většinu výzkumných subjektů finančně nereálné. V ČR neexistuje podpora dobré personální politiky zobrazovacích pracovišť. Ve spolupráci s MŠMT je třeba pokusit se nalézt řešení celoevropského problému zvýšené potřeby financování techniků a manažerů pro provoz servisních pracovišť, např. zavedením nového typu projektů. V neposlední řadě je třeba podporovat vzájemnou komunikaci zobrazovací komunity a zajistit v maximální míře informační toky mezi jednotlivými institucemi a jednotlivci. Je vhodné koordinovat snahy o akreditaci studijních oborů/programů vychovávajících špičkové odborníky schopné rozvíjet a aplikovat pokročilé zobrazovací metody a podporovat spolupráci technických, matematickofyzikálních a přírodovědných fakult. Další doporučení se týká proaktivního vyhledávání absolventů zejména českých univerzit na postdoktorálních/výzkumných pobytech na renomovaných zahraničních pracovištích vybavených špičkovými zobrazovacími technologiemi s cílem obohatit českou vědeckou komunitu o jejich expertízu, např. realizací návratových programů cílených do strategicky důležitých oblastí, kam zobrazovací techniky náleží. Co se týče podpory uživatelů zobrazovacích technologií, je třeba se zaměřit na vzdělávání, zejména rozšířit vzdělávání na pokročilejší úrovni, a na zlepšení dostupnosti analýzy obrazových dat pro uživatele. Při vytváření národní zobrazovací infrastruktury, resp. při přípravě pro zapojení do konstrukční a později operativní fáze projektu Euro-BioImaging by bylo vhodné zvážit, zda preferujeme vytvoření spíše několika málo větších heterogenních uzlů poskytujících více aktivit anebo více menších homogennějších uzlů. Také je třeba kriticky posoudit, která pracoviště mají reálnou naději stát se evropským uzlem a zabezpečovat činnost v rámci ČR i v rámci EU. Do budoucna je třeba rozhodnout o způsobu financování stávajících pracovišť a nově vznikajících jednotek tak, aby nebyly finance převedeny jen na vznikající pracoviště a zavedené struktury zanikly. Obecně je tedy třeba zaměřit se na dobrou koordinaci, finanční a administrativní podporu otevřeného přístupu k zobrazovací infrastruktuře.

8. Závěr Tento materiál je prvním krokem ke zmapování stavu zobrazovacích pracovišť v ČR a potřeb vědecké komunity v oblasti biomedicínského zobrazování. Materiál má sloužit jako podklad pro diskuzi mezi vědeckou komunitou v oblasti biologického a biomedicínského zobrazování, Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR, průmyslem v oblasti zobrazování a dalšími zainteresovanými partnery 18

nejen o možnostech a rozsahu zapojení ČR do pan-evropské zobrazovací infrastruktury, ale i pro diskuzi o vytvoření národní zobrazovací infrastruktury. Pro účely diskuze bylo vytvořeno interní diskuzní fórum dostupné na českých stránkách projektu Euro-BioImaging (http://www.eurobioimaging.cz/diskuze). Následně, v návaznosti na diskuzi se zainteresovanými subjekty a s ohledem na koncepci otevřené výzvy pro budoucí uzly infrastruktury Euro-BioImaging, budou analyzovány možnosti zapojení zobrazovacích pracovišť z ČR do konstrukční fáze projektu Euro-BioImaging. Národní koordinátor projektu Euro-BioImaging se průběžně zaměřuje na zvyšování informovanosti o projektu Euro-BioImaging, možnostech zapojení a přínosech pro českou zobrazovací komunitu. V roce 2012 byly zprovozněny nové internetové stránky českého Euro-BioImagingu (http://www.eurobioimaging.cz). Kromě toho jsou zájemcům z řad zobrazovacích pracovišť poskytovány osobní a telefonické konzultace. Euro-BioImaging je propagován na relevantních konferencích a seminářích. Stanoviska národního koordinátora k materiálům, zpracovaným v rámci evropského projektu Euro-BioImaging, jsou diskutována s poradním výborem české části projektu Euro-BioImaging, tak aby odrážela potřeby celé české zobrazovací komunity. Díky těmto aktivitám je projekt Euro-BioImaging stále v širším povědomí vědecké komunity. Lze konstatovat, že většina zobrazovacích pracovišť v ČR je zapojena do aktivit v rámci českého EuroBioImagingu. Značná část z nich bude pravděpodobně usilovat o zapojení do konstrukční fáze projektu, tj. bude podávat přihlášku do otevřené výzvy pro budoucí uzly infrastruktury. Národní koordinátor v rámci svého působení v řídícím výboru projektu se snaží prosazovat potřeby české komunity a zároveň přenáší informace na národní úroveň, aby zobrazovací pracoviště měla dostatečné informace k přípravě na výzvu. Česká účast v projektu je ve srovnání s ostatními zeměmi střední a východní Evropy nejaktivnější. Byla by škoda nevyužít tohoto potenciálu do budoucna, kdy česká zobrazovací pracoviště mají šanci stát se součástí špičkové pan-evropské infrastruktury pro biomedicínské zobrazování a uživatelé by získali přístup k nejmodernějším zobrazovacím technologiím, které nemají k dispozici ve svých mateřských institucích. Zároveň je v ČR velký potenciál pro posílení spolupráce soukromého sektoru a akademické sféry v oblasti vývoje zobrazovacích technik. V neposlední řadě je nutné zmínit, že zapojení do mezinárodní spolupráce napomáhá zvýšení konkurenceschopnosti české vědy.

19

Informační zdroje:      

Národní stránky projektu – Czech-BioImaging - http://www.eurobioimaging.cz Evropské stránky projektu – Euro-BioImaging – http://www.eurobioimaging.eu Velké infrastruktury pro výzkum, vývoj a inovace (MŠMT) - http://www.msmt.cz/vyzkum/velkeinfrastruktury-vyzkumu Research Infrastructures (European Commission) http://ec.europa.eu/research/infrastructures/index_en.cfm?pg=home ERA-Instruments – Mid-Size Instrumentation in the Life Sciences: IV. Advanced Light Microscopy ERA-Instruments – Mid-Size Instrumentation in Life Sciences: III. Development of Research Infrastructures in Europe

Seznam pracovišť, která se zúčastnila dotazníkového šetření – části zaměřené na poskytovatele:             

Biologické centrum AV ČR, v.v.i. - Parazitologický ústav, České Budějovice, Laboratoř elektronové mikroskopie Fyziologický ústav AV ČR, v.v.i., - oddělení biomatematiky + oddělení biofyziky membránového transportu Institut klinické a experimentální medicíny, MR oddělení Masarykova univerzita Brno, CEITEC, Centrální laboratoř pro molekulární a funkční zobrazování

Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i., Servisní centrum pro cytometrii a mikroskopii 1. Lékařská fakulta UK v Praze, Ústav buněčné biologie a patologie Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze, Laboratoř konfokální a fluorescenční mikroskopie Středoevropský technologický institut (CEITEC), Masarykova univerzita, Funkční genomika a proteomika rostlin Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, oddělení biofyzikální chemie Ústav molekulární genetiky AVČR, Servisní laboratoř mikroskopie a průtokové cytometrie Ústav přístrojové techniky AV ČR, v. v. i., Mikroskopie a mikroanalýza + Laboratoř preklinického molekulárního a funkčního zobrazování Vysoké učení technické v Brně, Středoevropský technologický institut (CEITEC), Experimentální biofotonika Výzkumný ústav veterinárního lékařství v.v.i.; CEITEC – VUVeL, Výzkumná skupina Reprodukce savců

20