Informace o kvalifikační práci Genotypizace nádorových biomarkerů pomocí nových technologií masivně paralelního sekvenování s důrazem na vysoce citlivou typizaci cirkulující nádorové DNA
- Všechny požadované údaje o této VŠKP jsou vyplněny.
Hlavní téma
Genotypizace nádorových biomarkerů pomocí nových technologií masivně paralelního sekvenování s důrazem na vysoce citlivou typizaci cirkulující nádorové DNA.
Hlavní téma v angličtině
Genotyping of tumour biomarkers using novel multi-parallel sequencing technologies with an emphasis on ultra-sensitive typing of circulating tumour DNA.
Název dle studenta
Genotypizace nádorových biomarkerů pomocí nových technologií masivně paralelního sekvenování s důrazem na vysoce citlivou typizaci cirkulující nádorové DNA
Název dle studenta v angličtině
Genotyping of tumor biomarkers using novel multi-parallel sequencing technologies with an emphasis on ultra-sensitive typing of circulating tumor DNA
Genotypizácia nádorových biomarkerov je základom personalizovaného prístupu k liečbe onkologických pacientov. Prognostické, prediktívne, diagnostické a terapeutické biomarkery sú aplikované v rôznych krokoch detekcie a liečby nádorov. Pre genotypizáciu biomarkerov sú využívané rýchlo sa rozvíjajúce metódy sekvenovania novej generácie.
V tejto bakalárskej práci sú popísané biomarkery používané pre vybrané typy nádorov. Rozobraná je problematika a najnovšie trendy v detekcii mutácií z cirkulujúcej nádorovej DNA, u ktorých sú pre zlepšenie kvality sekvenovania používané unikátne molekulové indexy. Ďalej sú v tejto práci spracované metódy masívne paralelného sekvenovania s dôrazom na sekvenovanie na platforme Illumina a spracovanie dát s vysokým sekvenačným pokrytím.
V experimentálnej časti tejto bakalárskej práce je popísaný proces optimalizácie jednokrokovej prípravy sekvenačnej knižnice s použitím unikátnych molekulových indexov. K cieľom tejto práce patrila optimalizácia prípravy vzoriek na sekvenovanie na platforme Illumina a následná analýza dát s využitím softvéru MAGERI. V neposlednom rade bol navrhnutý postup validácie tejto metódy.
Anotace v angličtině
Genotyping of tumor biomarkers is the basis for a personalized approach to the treatment of cancer patients. Prognostic, predictive, diagnostic and therapeutic biomarkers are applied in various steps of tumor detection and treatment. For genotyping of biomarkers, rapidly developing methods of Next Generation Sequencing are used.
In this bachelor thesis are described biomarkers used for selected types of tumors. The issue and the latest trends in the detection of mutations from circulating tumor DNA, in which unique molecular indexes are used to improve sequencing quality, is discussed. Furthermore, massive parallel sequencing methods are being developed in this work, with emphasis on Illumina sequencing and processing of data with high sequencing coverage.
In the experimental part of this bachelor thesis is described the process of optimalization of one-step sequencing library preparation using unique molecular indexes. The aim of this work was to optimize sample preparation for sequencing on the Illumina platform and the subsequent data analysis using MAGERI software. Last but not least, an approach for validating this method has been proposed.
Klíčová slova
cirkulujúca nádorová DNA (ctDNA), unikátne molekulové indexy (UMI), EGFR, sekvenovanie novej generácie (NGS), multiparalelné sekvenovanie
Klíčová slova v angličtině
circulating tumor DNA (ctDNA), unique molecular indexes (UMI), EGFR, Next generation sequencing (NGS), multiparalel sequencing
Rozsah průvodní práce
XV, 79 s. (obr. přílohy 15 s.)
Jazyk
SK
Anotace
Genotypizácia nádorových biomarkerov je základom personalizovaného prístupu k liečbe onkologických pacientov. Prognostické, prediktívne, diagnostické a terapeutické biomarkery sú aplikované v rôznych krokoch detekcie a liečby nádorov. Pre genotypizáciu biomarkerov sú využívané rýchlo sa rozvíjajúce metódy sekvenovania novej generácie.
V tejto bakalárskej práci sú popísané biomarkery používané pre vybrané typy nádorov. Rozobraná je problematika a najnovšie trendy v detekcii mutácií z cirkulujúcej nádorovej DNA, u ktorých sú pre zlepšenie kvality sekvenovania používané unikátne molekulové indexy. Ďalej sú v tejto práci spracované metódy masívne paralelného sekvenovania s dôrazom na sekvenovanie na platforme Illumina a spracovanie dát s vysokým sekvenačným pokrytím.
V experimentálnej časti tejto bakalárskej práce je popísaný proces optimalizácie jednokrokovej prípravy sekvenačnej knižnice s použitím unikátnych molekulových indexov. K cieľom tejto práce patrila optimalizácia prípravy vzoriek na sekvenovanie na platforme Illumina a následná analýza dát s využitím softvéru MAGERI. V neposlednom rade bol navrhnutý postup validácie tejto metódy.
Anotace v angličtině
Genotyping of tumor biomarkers is the basis for a personalized approach to the treatment of cancer patients. Prognostic, predictive, diagnostic and therapeutic biomarkers are applied in various steps of tumor detection and treatment. For genotyping of biomarkers, rapidly developing methods of Next Generation Sequencing are used.
In this bachelor thesis are described biomarkers used for selected types of tumors. The issue and the latest trends in the detection of mutations from circulating tumor DNA, in which unique molecular indexes are used to improve sequencing quality, is discussed. Furthermore, massive parallel sequencing methods are being developed in this work, with emphasis on Illumina sequencing and processing of data with high sequencing coverage.
In the experimental part of this bachelor thesis is described the process of optimalization of one-step sequencing library preparation using unique molecular indexes. The aim of this work was to optimize sample preparation for sequencing on the Illumina platform and the subsequent data analysis using MAGERI software. Last but not least, an approach for validating this method has been proposed.
Klíčová slova
cirkulujúca nádorová DNA (ctDNA), unikátne molekulové indexy (UMI), EGFR, sekvenovanie novej generácie (NGS), multiparalelné sekvenovanie
Klíčová slova v angličtině
circulating tumor DNA (ctDNA), unique molecular indexes (UMI), EGFR, Next generation sequencing (NGS), multiparalel sequencing
Zásady pro vypracování
Vypracováním teoretické části bakalářské práce student prokáže schopnost orientovat se v tématu cirkulující nádorové DNA, prognostického a prediktivního testování pro protinádorovou léčbu, pracovat s odbornými cizojazyčnými texty a řádně citovat.
V praktické části student prokáže schopnost se školitelem a následně samostatně naplánovat, provést, optimalizovat a vyhodnotit laboratorní experiment. Důraz je kladen na vývoj nových technologií na bázi hlubokého amplikonového sekvenování genů, který může vylepšit nynější způsob diagnostiky somatických mutací solidních nádorů. Student ověří možnost použití masivně paralelního sekvenování pro analýzu tekuté biopsie.
Teoretická část
- Seznámit se s problematikou personalizované medicíny a (prediktivních či prognostických) biomarkerů pro plicní karcinom, pankreatické nádory, gliomy a glioblastomy.
- Seznámit se s tématem sekvenování na platformě Illumina MiSeq a možnostech zpracovaní dat s vysokým sekvenačním pokrytím.
- Sepsat rešerši o biomarkerech vyšetřovaných nebo zkoumaných z cirkulující nádorové DNA a možnostech použití masivně paralelního sekvenovnání (MPS) pro typizaci těchto biomarkerů.
- Seznámit se s tématem molekulárních barkódů pro zlepšení výsledků sekvenování a citlivosti detekce mutací, zejména ve vzorcích cirkulující nádorové DNA z tekuté biopsie.
- Popsat nejnovější trendy a technologie v oblasti detekce mutací v cirkulující nádorové DNA (např. hluboké sekvenování, digitální PCR atd.).
Praktická část
- Zvládnutí dizajnu specifických primerů pro biomarkery.
- Zvládnutí metody přípravy sekvenační knihovny pomocí speciální PCR amplifikace pro detekci vybraných biomarkerů (např. EGFR, IDH1, IDH2 příp. KRAS, NRAS) s nízkým limitem detekce (<1%).
- Optimalizace parametrů přípravy sekvenační knihovny (primery, čas, teplota atd.).
- Zadaní sekvenčního běhu a sekvenování vzorků na platformě Illumina (např. MiSeq).
- Zpracování sekvenačních dat pomocí specifického software (např. MAGERI).
- Interpretace a analýza dat.
- Validace sekvenační metody na sadě vzorků, porovnání s alternativní metodou (určení specificity, senzitivity, limitu detekce, robustnosti, opakovatelnosti).
Zásady pro vypracování
Vypracováním teoretické části bakalářské práce student prokáže schopnost orientovat se v tématu cirkulující nádorové DNA, prognostického a prediktivního testování pro protinádorovou léčbu, pracovat s odbornými cizojazyčnými texty a řádně citovat.
V praktické části student prokáže schopnost se školitelem a následně samostatně naplánovat, provést, optimalizovat a vyhodnotit laboratorní experiment. Důraz je kladen na vývoj nových technologií na bázi hlubokého amplikonového sekvenování genů, který může vylepšit nynější způsob diagnostiky somatických mutací solidních nádorů. Student ověří možnost použití masivně paralelního sekvenování pro analýzu tekuté biopsie.
Teoretická část
- Seznámit se s problematikou personalizované medicíny a (prediktivních či prognostických) biomarkerů pro plicní karcinom, pankreatické nádory, gliomy a glioblastomy.
- Seznámit se s tématem sekvenování na platformě Illumina MiSeq a možnostech zpracovaní dat s vysokým sekvenačním pokrytím.
- Sepsat rešerši o biomarkerech vyšetřovaných nebo zkoumaných z cirkulující nádorové DNA a možnostech použití masivně paralelního sekvenovnání (MPS) pro typizaci těchto biomarkerů.
- Seznámit se s tématem molekulárních barkódů pro zlepšení výsledků sekvenování a citlivosti detekce mutací, zejména ve vzorcích cirkulující nádorové DNA z tekuté biopsie.
- Popsat nejnovější trendy a technologie v oblasti detekce mutací v cirkulující nádorové DNA (např. hluboké sekvenování, digitální PCR atd.).
Praktická část
- Zvládnutí dizajnu specifických primerů pro biomarkery.
- Zvládnutí metody přípravy sekvenační knihovny pomocí speciální PCR amplifikace pro detekci vybraných biomarkerů (např. EGFR, IDH1, IDH2 příp. KRAS, NRAS) s nízkým limitem detekce (<1%).
- Optimalizace parametrů přípravy sekvenační knihovny (primery, čas, teplota atd.).
- Zadaní sekvenčního běhu a sekvenování vzorků na platformě Illumina (např. MiSeq).
- Zpracování sekvenačních dat pomocí specifického software (např. MAGERI).
- Interpretace a analýza dat.
- Validace sekvenační metody na sadě vzorků, porovnání s alternativní metodou (určení specificity, senzitivity, limitu detekce, robustnosti, opakovatelnosti).
Seznam doporučené literatury
Han X, Wang J, Sun Y. Circulating Tumor DNA as Biomarkers for Cancer Detection. Genomics Proteomics Bioinformatics. 2017 Apr;15(2):59-72. PubMed PMID: 28392479.
Takai E, Yachida S. Circulating tumor DNA as a liquid biopsy target for detection of pancreatic cancer. World J Gastroenterol. 2016 Oct 14;22(38):8480-8488. PubMed PMID: 27784960.
Zhang YC, Zhou Q, Wu YL. The emerging roles of NGS-based liquid biopsy in non-small cell lung cancer. J Hematol Oncol. 2017 Oct 23;10(1):167. PubMed PMID: 29061113.
Boisselier et al. Detection of IDH1 mutation in the plasma of patients with glioma. Neurology. 2012 Oct 16;79(16):1693-8. PubMed PMID: 23035067.
Seznam doporučené literatury
Han X, Wang J, Sun Y. Circulating Tumor DNA as Biomarkers for Cancer Detection. Genomics Proteomics Bioinformatics. 2017 Apr;15(2):59-72. PubMed PMID: 28392479.
Takai E, Yachida S. Circulating tumor DNA as a liquid biopsy target for detection of pancreatic cancer. World J Gastroenterol. 2016 Oct 14;22(38):8480-8488. PubMed PMID: 27784960.
Zhang YC, Zhou Q, Wu YL. The emerging roles of NGS-based liquid biopsy in non-small cell lung cancer. J Hematol Oncol. 2017 Oct 23;10(1):167. PubMed PMID: 29061113.
Boisselier et al. Detection of IDH1 mutation in the plasma of patients with glioma. Neurology. 2012 Oct 16;79(16):1693-8. PubMed PMID: 23035067.
Přílohy volně vložené
1 CD
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Obhajobu bakalářské práce studentky Lucie Csergeové zahájil prof. RNDr. Zdeněk Dvořák, DrSc. et Ph.D. Studentka seznámila komisi s hlavními částmi a výsledky své práce. Následovalo přečtení posudku vedoucího práce Ing. Rastislava Slavkovského, Ph.D. a oponentky Mgr. Jany Stránské, Ph.D.
Studentka pak reagovala na připomínky a dotazy.
Prezentace studentky obsahovala tato témata:
- Cirkulující nádorová DNA (ctDNA) - charakteristika, výskyt, aplikace
- Receptor epidemárního růstového faktoru - přenos signálu, inhibitory, mutace
- Experimentální provedení práce
V rozpravě byly uvedeny následující připomínky či nastoleny tyto problémy:
- PCR a sekvencováni různých typů DNA z HD standardů, DNA z krve a FFPE vzorků
- PCR exonu 18 genu EGFR a jeho mutace G719X
- Další směřování práce studentky
- Rozdíly mezi cirkulující nádorovou a nenádorovou DNA
- Důvody výskytu nenádorové cirkulující DNA v krvi
Studentka na dotazy položené oponentkou práce a členy komise reagovala pohotově, věcně a přiměřeně.