Ramanova spektroskopie jako nástroj k diagnostice Alzheimerovy choroby

• Název práce v češtině: Ramanova spektroskopie jako nástroj k diagnostice Alzheimerovy choroby
• Název v anglickém jazyce: Raman spectroscopy as the tool for Alzheimer’s disease diagnostics
• Klíčová slova: Ramanova spektroskopie, biomedicínská vibrační spektroskopie, krevní sérum, mozkomíšní mok, Alzheimerova choroba
• Klíčová slova anglicky: Raman spectroscopy, biomedical vibrational spectroscopy, blood serum, cerebrospinal fluid, Alzheimer's disease
• Akademický rok vypsání: 2012/2013
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 03.10.2012
• Datum zadání: 06.11.2012
• Datum potvrzení stud. oddělením: 18.01.2013
• Datum a čas obhajoby: 14.09.2015 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 08.08.2015
• Datum odevzdání tištěné podoby: 31.07.2015
• Datum proběhlé obhajoby: 14.09.2015
• Oponenti: doc. RNDr. Otakar Jelínek, CSc.
• Konzultanti: RNDr. Jakub Klener, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Seznámit se s principy Ramanovy mikroskopie a Ramanovy spektroskopie kapkově nanášených povlaků (drop coating deposition Raman spectroscopy – DCDR).
2. Vypracovat rešerši na téma studia biomolekul pomocí DCDR a aplikovatelnosti Ramanovy a obecněji vibrační spektroskopie v medicínské diagnostice chorob se zvláštním zřetelem na spektroskopii tělních tekutin (především krevního séra) a na diagnostiku neurodegenerativních chorob.
3. Prakticky zvládnout přípravu DCDR vzorků mozkomíšního moku a krevního séra a jejich měření na Ramanově mikrospektrometru.
4. Vypracovat metodiku pro měření DCDR vzorků krevního séra se zřetelem na jejich stabilitu a reprodukovatelnost spektroskopických měření.
5. Změřit pomocí Ramanovy spektroskopie sérii vzorků mozkomíšního moku a korespondujících vzorků krevního séra již vyvinutou metodikou.
6. Provést srovnávací analýzu získaných dat, pomocí metod multidimenzionální statistiky, se zaměření na robustnost DCDR měření, stabilitu DCDR vzorků krevního séra a zvláště pak prozkoumat možnosti diferenční spektroskopie krevního séra vs. mozkomíšního moku s ohledem na zvýšení citlivosti diagnostiky Alzheimerovy choroby.

Seznam odborné literatury

M. Diem: Introduction to Modern Vibrational Spectroscopy. John Wiley & Sons, New York 1993.
M. Diem, P. R. Griffiths, J. M. Chalmers, eds.: Vibrational Spectroscopy for Medical Diagnosis. Wiley, Chichester 2008.
J. Filik, N. Stone: Investigation into the protein composition of human tear fluid using centrifugal filters and drop coating deposition Raman spectroscopy. Journal of Raman Spectroscopy 40 (2009) 218–224.
H. A. Havel, ed.: Spectroscopic Methods for Determining Protein Structure in Solution, VCH Publishers, New York 1996.
P. Lasch, J. Kneipp, eds.: Biomedical Vibrational Spectroscopy. Wiley, Hoboken 2008.
W. Petrisch: Mid-infrared and Raman spectroscopy for medical diagnostics. Applied Spectroscopy Reviews 36 (2001) 181–237.
D. Zhang, Y. Xie, M. F. Mrozek, C. Ortiz, V. J. Davisson, D. Ben-Amotz: Raman detection of proteomic analytes. Analytical Chemistry 75 (2003) 5703–5709.

Předběžná náplň práce

Ramanova spektroskopie kapkově nanášených povlaků (drop coating deposition Raman spectroscopy – DCDR) je relativně novou techniku měření biomolekul, jež je založena na interakci molekul a speciálně k tomu připraveného povrchu. Měření tak lze provádět za až o dva řády nižších koncentrací biomolekul než je tomu obvyklé u standardní Ramanovy spektroskopie. Z druhé strany v posledních letech zažívá nebývalý rozvoj užití metod optické spektroskopie, zvláště pak vibrační spektroskopie, v diagnostice chorob (ať již za užití histologických preparátů, tělních tekutin či měření in situ). Přesto je diagnostika neurodegenerativních chorob, např. Alzheimerovy, Parkinsonovy či Creutzfeld-Jacobovy choroby, velmi obtížná a spektroskopicky byly dosud analyzovány pouze histologické preparáty post mortem. Spolehlivá a objektivní diagnostika těchto chorob v časných fázích jejich vzniku, ještě než se projeví klinický obraz naplno, stále chybí.
Náplní diplomové práce by mělo být hledání možností Ramanovy spektroskopie v oblasti diagnostiky Alzheimerovy choroby na základě analýzy krevního séra a mozkomíšního moku. V rámci práce by se měl student soustředit na vytvoření spolehlivé metodiky pro měření krevního séra, přičemž měření odpovídajících vzorků mozkomíšního moku by prováděl již vyvinutou metodikou. Práce by se měla zaměřit na možnost zvýšení diagnostické citlivosti při užití diferenční spektroskopie krevního séra vs. mozkomíšního moku. Přirozenou snahou bude získat při diplomové práci též co největší soubor měřených dat. Měření budou prováděna na novém Ramanově mikrospektrometru LabRam HR800 (Horiba Jobin Yvon), tj. na Ramanově spektrometru kombinovaném s mikroskopem.
Předpokladem pro tuto práci je schopnost vytrvalé, velmi pečlivé, vědecké práce na velmi perspektivním a důležitém tématu. Nezbytná je též schopnost spolupracovat s lékaři na dané problematice a projevit tak interdisciplinární schopnosti. V neposlední řadě bude třeba při řešení tématu skloubit experimentální dovednosti s teoretickými v rámci statistické analýzy dat a programování v prostředí MATLAB.