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 Euro- BioImaging, 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 Euro- BioImagingem). 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 Euro- BioImaging 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 partnerů 1 : 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 18% ALM - Access to Innovative Technologies 10% 17% Molecular Imaging 15% MI - Access to Innovative Technologies 0% 7% 11% 22% MI - Patient to Population Data Storage & Analysis 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 společnost 3 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 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 < 5% 5-10% 10-15% 15-20% >20% Plánováno (během 5 let) - uživatelé ze zahraničních VŠ/pracovišť VaV Plánováno (během 5 let) - uživatelé z českých VŠ/pracovišť VaV V současnosti - uživatelé ze zahraničních VŠ/pracovišť VaV V současnosti - uživatelé z českých VŠ/pracovišť VaV 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 10,0 Osa x výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %) 9
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 Jiné Volný přístup Provozní náklady (spotřební materiál) Bez regulace (podmínky na dohodě) Dotovaný model (část nákladů hrazena uživatelem, část poskytovat elem) Plné náklady hrazeny uživatelem Pro interní uživatele 0,0 6,3 10,4 6,3 8,3 6,3 Pro externí uživatele z nekomerční sféry Pro externí uživatele z komerční sféry 0,0 2,1 2,1 10,4 14,6 6,3 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 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 < 5% 5-10% 10-15% 15-20% >20% Plánováno - uživatelé ze zahraničních VŠ/pracovišť VaV Plánováno - uživatelé z českých VŠ/pracovišť VaV V současnosti - uživatelé ze zahraničních VŠ/pracovišť VaV V současnosti - uživatelé z českých VŠ/pracovišť VaV 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 Ano V plánu (v horizontu 5 let) 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 Osa x výskyt odpovědi v poměru k celkovému počtu odpovědí u otázky (v %) 12
6. Potřeby vědecké komunity v oblasti zobrazování Třetí část dotazníkového šetření, věnovaná zjištění potřeb vědeckých pracovníků v oblasti biomedicínského zobrazování 4, 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 Hospital, Health centre University Company 5% 1% 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
Laser Scanning Confocal Systems Electron Microscopy Functional Imaging of Living Cells (e.g. FRAP, FRET) Deconvolution Widefield Microscopy Spinning Disc Confocal Systems Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) 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 0,0 I need access 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. 14
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 Laser Scanning Confocal High-throughput microscopy Multiphoton Systems Functional Imaging of Living Single Molecule Imaging Stimulated Emission Fluorescence Lifetime 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Medicínské zobrazování µmri/pet µpet/ct µmri (over 7T) µmri(up to 7T) MR-PET MRI: 3 T 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