Bakalářská práce se zaměřuje na využití obrazové analýzy a FUCCI systému ke studiu změn v dynamice buněčného cyklu a morfologii jádra u buněčné linie U2OS.
Teoretická část práce je zaměřena na problematiku nádorových onemocnění, jejich genetickou podstatu, nádorové hereditární syndromy, buněčný cyklus, účinek protinádorových léčiv na buněčné úrovni, vznik lékové rezistence, systém FUCCI a metody studia buněčného cyklu.
Výsledky ukázaly, že v G1 fázi nejúčinněji blokují buňky cytostatika palbociclib a taxol, v ranné S fázi irinotekan a v pozdní S/G2/M fázi gemcitabin a doxorubicin s vinkristinem. Nejvýraznější změny morfologie jádra byly detekovány po ošetření taxolem jakožto důsledek tvorby multinukleárních buněk. V případě daunorubicinu, irinotekanu, bortezomibu a doxorubicinu s vinkristinem byly změny morfologie jádra způsobeny indukcí apoptózy. Z důvodu silné autofluorescence daunrobucinu a doxorubicicnu a schopnosti bortezomibu inhibovat proteozomální degradaci FUCCI fluorescenčních prób nebylo možné stanovit vliv těchto cytostatik na dynamiku buněčného cyklu.
Anotace v angličtině
The bachelor's thesis focuses on the use of image analysis and the FUCCI system to study changes in cell cycle dynamics and nuclear morphology in the U2OS cell line.
The theoretical part of the work is focused on the issue of cancer diseases, their genetic nature, hereditary cancer syndromes, cell cycle, the effects of anticancer drugs at the cellular level, emergence of drug resistance, the FUCCI system and cell cycle analysis methods.
The results showed that palbociclib and taxol are the most effective cytostatics at arresting cells in G1 phase, irinotecan in the early S phase, and gemcitabine and doxorubicin with vincristine in the late S/G2/M phase. The most pronounced changes in the morphology of the nucleus were detected after treatment with taxol, as a result of the formation of multinucleated cells. In the case of daunorubicin, irinotecan, bortezomib and doxorubicin with vincristine, changes in nuclear morphology were caused by induction of apoptosis. Due to the strong autofluorescence of daunorubicin and doxorubicin and the ability of bortezomib to inhibit the proteasomal degradation of FUCCI fluorescent probes, it was not possible to determine the effects of these cytostatics on cell cycle dynamics.
Klíčová slova
Buněčný cyklus, cytostatika, fluorescenční mikroskopie, nádorová onemocnění, FUCCI systém, obrazová analýza, cytotoxicita, morfologie jádra
Bakalářská práce se zaměřuje na využití obrazové analýzy a FUCCI systému ke studiu změn v dynamice buněčného cyklu a morfologii jádra u buněčné linie U2OS.
Teoretická část práce je zaměřena na problematiku nádorových onemocnění, jejich genetickou podstatu, nádorové hereditární syndromy, buněčný cyklus, účinek protinádorových léčiv na buněčné úrovni, vznik lékové rezistence, systém FUCCI a metody studia buněčného cyklu.
Výsledky ukázaly, že v G1 fázi nejúčinněji blokují buňky cytostatika palbociclib a taxol, v ranné S fázi irinotekan a v pozdní S/G2/M fázi gemcitabin a doxorubicin s vinkristinem. Nejvýraznější změny morfologie jádra byly detekovány po ošetření taxolem jakožto důsledek tvorby multinukleárních buněk. V případě daunorubicinu, irinotekanu, bortezomibu a doxorubicinu s vinkristinem byly změny morfologie jádra způsobeny indukcí apoptózy. Z důvodu silné autofluorescence daunrobucinu a doxorubicicnu a schopnosti bortezomibu inhibovat proteozomální degradaci FUCCI fluorescenčních prób nebylo možné stanovit vliv těchto cytostatik na dynamiku buněčného cyklu.
Anotace v angličtině
The bachelor's thesis focuses on the use of image analysis and the FUCCI system to study changes in cell cycle dynamics and nuclear morphology in the U2OS cell line.
The theoretical part of the work is focused on the issue of cancer diseases, their genetic nature, hereditary cancer syndromes, cell cycle, the effects of anticancer drugs at the cellular level, emergence of drug resistance, the FUCCI system and cell cycle analysis methods.
The results showed that palbociclib and taxol are the most effective cytostatics at arresting cells in G1 phase, irinotecan in the early S phase, and gemcitabine and doxorubicin with vincristine in the late S/G2/M phase. The most pronounced changes in the morphology of the nucleus were detected after treatment with taxol, as a result of the formation of multinucleated cells. In the case of daunorubicin, irinotecan, bortezomib and doxorubicin with vincristine, changes in nuclear morphology were caused by induction of apoptosis. Due to the strong autofluorescence of daunorubicin and doxorubicin and the ability of bortezomib to inhibit the proteasomal degradation of FUCCI fluorescent probes, it was not possible to determine the effects of these cytostatics on cell cycle dynamics.
Klíčová slova
Buněčný cyklus, cytostatika, fluorescenční mikroskopie, nádorová onemocnění, FUCCI systém, obrazová analýza, cytotoxicita, morfologie jádra
1. Vypracování rešerše na téma protinádorová léčiva a jejich účinek na buněčné úrovni. 2. Práce v laboratoři tkáňových kultur za sterilních podmínek. 3. Studium metod založených na analýze buněčného cyklu. 4. Základy zpracování dat. 5. Určení IC50 protinádorových léčiv pomocí MTS metody.
Zásady pro vypracování
1. Vypracování rešerše na téma protinádorová léčiva a jejich účinek na buněčné úrovni. 2. Práce v laboratoři tkáňových kultur za sterilních podmínek. 3. Studium metod založených na analýze buněčného cyklu. 4. Základy zpracování dat. 5. Určení IC50 protinádorových léčiv pomocí MTS metody.
Seznam doporučené literatury
Yano S, Tazawa H, Kagawa S, Fujiwara T, Hoffman RM. FUCCI Real-Time Cell-Cycle Imaging as a Guide for Designing Improved Cancer Therapy: A Review of Innovative Strategies to Target Quiescent Chemo-Resistant Cancer Cells. Cancers (Basel). 2020;12(9):2655. Published 2020 Sep 17. doi:10.3390/cancers12092655
Yano S, Hoffman RM. Real-Time Determination of the Cell-Cycle Position of Individual Cells within Live Tumors Using FUCCI Cell-Cycle Imaging. Cells. 2018;7(10):168. Published 2018 Oct 14. doi:10.3390/cells7100168
Sakaue-Sawano A, Kurokawa H, Morimura T, et al. Visualizing spatiotemporal dynamics of multicellular cell-cycle progression. Cell. 2008;132(3):487-498. doi:10.1016/j.cell.2007.12.033
Zielke N, Edgar BA. FUCCI sensors: powerful new tools for analysis of cell proliferation. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 2015;4(5):469-487. doi:10.1002/wdev.189
Vermeulen K, Van Bockstaele DR, Berneman ZN. The cell cycle: a review of regulation, deregulation and therapeutic targets in cancer. Cell Prolif. 2003;36(3):131-149. doi:10.1046/j.1365-2184.2003.00266.x
Dembic Z. Antitumor Drugs and Their Targets. Molecules. 2020;25(23):5776. Published 2020 Dec 7. doi:10.3390/molecules25235776
Bukowski K, Kciuk M, Kontek R. Mechanisms of Multidrug Resistance in Cancer Chemotherapy. Int J Mol Sci. 2020;21(9):3233. Published 2020 May 2. doi:10.3390/ijms21093233
Seznam doporučené literatury
Yano S, Tazawa H, Kagawa S, Fujiwara T, Hoffman RM. FUCCI Real-Time Cell-Cycle Imaging as a Guide for Designing Improved Cancer Therapy: A Review of Innovative Strategies to Target Quiescent Chemo-Resistant Cancer Cells. Cancers (Basel). 2020;12(9):2655. Published 2020 Sep 17. doi:10.3390/cancers12092655
Yano S, Hoffman RM. Real-Time Determination of the Cell-Cycle Position of Individual Cells within Live Tumors Using FUCCI Cell-Cycle Imaging. Cells. 2018;7(10):168. Published 2018 Oct 14. doi:10.3390/cells7100168
Sakaue-Sawano A, Kurokawa H, Morimura T, et al. Visualizing spatiotemporal dynamics of multicellular cell-cycle progression. Cell. 2008;132(3):487-498. doi:10.1016/j.cell.2007.12.033
Zielke N, Edgar BA. FUCCI sensors: powerful new tools for analysis of cell proliferation. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 2015;4(5):469-487. doi:10.1002/wdev.189
Vermeulen K, Van Bockstaele DR, Berneman ZN. The cell cycle: a review of regulation, deregulation and therapeutic targets in cancer. Cell Prolif. 2003;36(3):131-149. doi:10.1046/j.1365-2184.2003.00266.x
Dembic Z. Antitumor Drugs and Their Targets. Molecules. 2020;25(23):5776. Published 2020 Dec 7. doi:10.3390/molecules25235776
Bukowski K, Kciuk M, Kontek R. Mechanisms of Multidrug Resistance in Cancer Chemotherapy. Int J Mol Sci. 2020;21(9):3233. Published 2020 May 2. doi:10.3390/ijms21093233
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Obhajobu bakalářské práce studenta Michaela Sniehotty zahájil prof. RNDr. Milan Navrátil, CSc. Student seznámil komisi s hlavními částmi a výsledky své práce. Následovalo přečtení posudků vedoucí práce Mgr. Alžběty Srovnalové, Ph.D. a oponenta Mgr. Jiřího Řehulky, Ph.D.
Student pak reagoval na připomínky a dotazy.
Prezentace studenta obsahovala tato témata:
cíle práce
FUCCI systém - princip a využití metody
metodologie práce
MTS test - hodnocení IC50 testovaných cytostatik
vliv cytostatik na dynamiku buněčného cyclu
vliv cytostatik na tvar a morfologii jádra
nedostatky FUCCI metody - nespecifické reakce
V rozpravě byly uvedeny následující připomínky či nastoleny tyto problémy:
podmínky inkubace buněk s cytostatiky palbociclib a taxol
využití FUCCI systému při studiu anti mitotik
upřesnění počtu koncentrací, biologických replikátů, testování doxorubicinu a vinkristinu v kombinaci
rozdělení cytostatik na fázově specifické a fázově nespecifických
parametry jednotlivých cytostatik, nejúčinnější látka z testovaných
biostatistická metoda vhodná pro hodnocení získaných dat
míra nebezpečnosti buněk zastavených v G1 fázi, nebezpečnost celistvých tumorů a možnost jejich šíření
index tvaru jádra - jeho vypovídací schopnost
Student na dotazy položené oponentem práce a členy komise reagoval pohotově, adekvátně, se znalostí problematiky.