Analysis of circulating markers in patients with solid tumors

• Název práce v češtině: Analýza cirkulujících markerů u pacientů se solidními nádory
• Název v anglickém jazyce: Analysis of circulating markers in patients with solid tumors
• Klíčová slova: marker, cirkulace, nádor, prognóza, terapie, predikce
• Klíčová slova anglicky: marker, circulation, tumor, prognosis, therapy, prediction
• Akademický rok vypsání: 2016/2017
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Pavel Souček, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 10.11.2016
• Datum zadání: 23.11.2016
• Datum odevzdání elektronické podoby: 12.08.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 11.09.2019
• Oponenti: RNDr. Vlasta Němcová, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Hlavním úkolem diplomové práce bude zavedení a validace stanovení volné DNA (cfDNA) v cirkulaci pacientů se solidními nádory (především nádory prsu, ovaria a tlustého střeva a konečníku). Prvním úkolem bude výběr vhodné metody a krevního média (plasma/sérum) pro stanovení cfDNA. Validace proběhne na souborech pacientů v různých stádiích onemocnění a na vzorcích zdravých dobrovolníků. Budou hledány rozdíly mezi jednotlivými pacienty rozdělenými podle charakteru onemocnění a rozdíly mezi zdravými a nemocnými subjekty. Pro studium cfDNA na začátku poslouží markery (zejména somatické mutace typické pro výše uvedené nádory) z literárních zdrojů a po zavedení metodiky i vlastní srovnávací studie na tkáňových a krevních vzorcích pacientů.
Řešení diplomové práce má za cíl jednak zavést a ověřit metodiku, ale především vytvořit základ pro tvorbu hypotéz v oblasti studia preventivních i prognostických markerů nádorových onemocnění. V cirkulaci chceme detekovat hlavní markery ze skupin cfDNA, které by posléze bylo možné použít ke včasné diagnostice a k monitorování návratu onemocnění.
Student bude pracovat převážně v genetické laboratoři a bude se věnovat izolaci miRNA a cfDNA z krevních derivátů pacientů a zdravých kontrol. Dále bude izolovat DNA a miRNA z tkáňových vzorků a hodnotit jejich kvalitu i kvantitu. Vlastní analytické metody budou pak založeny především na PCR, kvantifikaci hladin RNA/miRNA pomocí PCR v reálném čase (qPCR), stanovení cfDNA a mutací v tkáňové DNA přímou skevenací a alelickou diskriminací pomocí TaqMan sond, případně vysokorozlišující analýzou tání (HRM) nebo digitální PCR.
Práce v laboratoři bude financována z grantu GAČR č. P303/12/G163, který je udělen na roky 2012-2018 a z projektu AZV č. 15-25618 na roky 2015-2018.
Nedávno publikované práce v laboratoři školitele, které se vztahují k této problematice:
Vaclavikova R, Ehrlichova M, Hlavata I, Pecha V, Kozevnikovova R, Trnkova M, Adámek J, Edvardsen H, Kristensen VN, Gut I and Soucek P. Detection of frequent ABCB1 polymorphisms by high-resolution melting curve analysis and their effect on breast carcinoma prognosis. Clin Chem Lab Med 2012;50(11):1999–2007.
Kunická T, Václavíková R, Hlaváč V, Vrána D, Pecha V, Rauš K, Trnková M, Kubáčková K, Ambruš M, Vodičková L, Vodička P, Souček P. Non-coding polymorphisms in nucleotide binding domain 1 in ABCC1 gene associate with transcript level and survival of patients with breast cancer. Plos One 2014;9(7):e101740.
Hlaváč V, Brynychová V, Václavíková R, Ehrlichová M, Vrána D, Pecha V, Trnková M, Kodet R, Mrhalová M, Kubáčková K, Gatěk J, Vážan P, Souček P. The role of cytochromes P450 and aldo-keto reductases in prognosis of breast carcinoma patients. Medicine 2014;93(28):e2552014.
Soucek P,Hlavac V, Elsnerova K, Vaclavikova R, Kozevnikovova R, Raus K. Whole Exome Sequencing Analysis of ABCC8 and ABCD2 Genes Associating With Clinical Course of Breast Carcinoma. Physiol. Res. 2015; 64 (Suppl. 4): S549-S557.
Brynychova V, Ehrlichova M, Hlavac V, Nemcova-Furstova V, Pecha V, Leva J, Trnkova M, Mrhalova M, Kodet R, Vrana D, Kovar J, Vaclavikova R, Gut I, Soucek P. Genetic and functional analyses do not explain the association of high PRC1 expression with poor survival of breast carcinoma patients. Biomed Pharmacother 2016; 83: 857-864.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The study is aimed at introduction and validation of assessment of cell-free DNA (cfDNA) in circulation of patients with solid tumors, namely breast, colorectal, and ovarian carcinomas. Firstly, appropriate methods for isolation of cfDNA from blood plasma and serum samples of patients and healthy donors will be selected and tested. Subsequently, optimal methods will be validated using samples of patients in different stages of disease and results on patients will be compared with healthy controls. Markers for cfDNA analysis will be chosen according to the published data. We will assess typical somatic mutations reported in the above cancers, e.g., KRAS or TP53 mutations.
The suggested study will help to introduce complete methodical solution from analyte to the clinically valid biomarker in the research laboratory. Results may further focus our attention to evaluation of prognostic and preventive impact of studied markers with final goal to provide markers for diagnosis and monitoring of disease relapse in patients.
Student will experience classical work in the genetics and molecular laboratory lab, especially dealing with cfDNA isolation from blood fractions of patients and controls. Isolates will be characterized in terms of quality and quantity and individual markers will be determined using PCR, quantitative real-time PCR (qPCR), mutation analysis by direct sequencing, allelic discrimination with TaqMan sonds, high resolution meting analysis, and digital PCR.
Laboratory part will be sponsored from grants GAČR no. P303/12/G163 and AZV no. 15-25618 pending until 2018.
Literature:
Vaclavikova R, Ehrlichova M, Hlavata I, Pecha V, Kozevnikovova R, Trnkova M, Adámek J, Edvardsen H, Kristensen VN, Gut I and Soucek P. Detection of frequent ABCB1 polymorphisms by high-resolution melting curve analysis and their effect on breast carcinoma prognosis. Clin Chem Lab Med 2012;50(11):1999–2007.
Kunická T, Václavíková R, Hlaváč V, Vrána D, Pecha V, Rauš K, Trnková M, Kubáčková K, Ambruš M, Vodičková L, Vodička P, Souček P. Non-coding polymorphisms in nucleotide binding domain 1 in ABCC1 gene associate with transcript level and survival of patients with breast cancer. Plos One 2014;9(7):e101740.
Hlaváč V, Brynychová V, Václavíková R, Ehrlichová M, Vrána D, Pecha V, Trnková M, Kodet R, Mrhalová M, Kubáčková K, Gatěk J, Vážan P, Souček P. The role of cytochromes P450 and aldo-keto reductases in prognosis of breast carcinoma patients. Medicine 2014;93(28):e2552014.
Soucek P,Hlavac V, Elsnerova K, Vaclavikova R, Kozevnikovova R, Raus K. Whole Exome Sequencing Analysis of ABCC8 and ABCD2 Genes Associating With Clinical Course of Breast Carcinoma. Physiol. Res. 2015; 64 (Suppl. 4): S549-S557.
Brynychova V, Ehrlichova M, Hlavac V, Nemcova-Furstova V, Pecha V, Leva J, Trnkova M, Mrhalova M, Kodet R, Vrana D, Kovar J, Vaclavikova R, Gut I, Soucek P. Genetic and functional analyses do not explain the association of high PRC1 expression with poor survival of breast carcinoma patients. Biomed Pharmacother 2016; 83: 857-864.