Transkripční profilování minimální reziduální nemoci u mnohočetného myelomu

Bc. Daniel BÍLEK

Master's thesis

Transcriptional profiling of minimal residual disease in multiple myeloma

Abstract:

Multiple myeloma (MM) is a hematological cancer characterized by malignant plasma cells (PCs). Despite substantial advancements in therapeutic strategies in recent years, some malignant PCs survive the treatment, which subsequently leads to relapse. The small number of remaining cancer cells, detectable only through specialized methods, is referred to as minimal residual disease (MRD). Despite the crucial role of these cells in the disease progression, there are almost no transcriptomic data available from MRD cells. Such data are of high importance, as they could provide information about the expression status of important molecular targets and have the potential to shed more light on the mechanisms leading to treatment resistance. The first part of this master's thesis aims to provide a comprehensive overview of the current understanding of MM. It describes its causes, unique evolutionary nature, clinical features, diagnostic approaches, treatment strategies, and key genetic alterations driving progression. Furthermore, it introduces the concept of MRD as a critical marker for treatment outcomes and disease prognosis, laying the groundwork for the second part of the thesis. In the second part of this thesis, I introduce my Nextflow pipeline for processing raw RNA sequencing data for the purpose of differential gene expression analysis. Furthermore, the work aims to investigate the persistence mechanisms of MM cells through treatment, by comparing transcriptomic differences between nine paired samples of newly diagnosed MM and MRD. Initial analysis revealed a large number of dysregulated genes, some of which were the same as those detected in another study. However, subsequent validation revealed that these findings were almost exclusively attributable to contamination from non-malignant cells. This work underscores the challenge of studying MRD in MM due to sample purity issues and highlights the need for improved cell sorting techniques to accurately capture the MM cell transcriptome at the MRD stage.

Abstract:

Mnohočetný myelom (MM) je hematologické nádorové onemocnění charakterizováno maligními plazmatickými buňkami. Navzdory značnému pokroku v terapeutických strategiích v posledních letech, některé maligní plazmatické buňky léčbu přežívají a vedou k relapsu. Malý počet zbývajících rakovinných buněk, detekovatelných pouze pomocí specializovaných metod, se označuje jako minimální reziduální onemocnění (MRO). Navzdory zásadní roli těchto buněk v progresi onemocnění, stále nejsou k dispozici téměř žádná transkriptomická data z těchto buněk. Tyto data jsou velmi důležité, protože by mohla poskytnout informace o stavu exprese důležitých molekulárních cílů a mají potenciál přinést více informací o mechanismech vedoucích k rezistenci k léčbě. První část této diplomové práce si klade za cíl poskytnout ucelený přehled o současném chápání MM. Popisuje příčiny vzniku, jedinečnou evoluční povahu, klinické rysy, diagnostické přístupy, léčebné strategie a klíčové genetické změny vedoucí k progresi. Dále představuje koncept MRO jako kritický marker pro úspěšnost léčby a prognózy onemocnění, čímž je položen základ pro druhou část práce. Ve druhé části této práce představuji vypracovanou Nextflow bioinformatickou pipelinu pro zpracování dat z RNA sekvenování pro účely analýzy diferenciální genové exprese. Dále si práce klade za cíl prozkoumat mechanismy perzistence buněk MM po léčbě srovnáním transkriptomických rozdílů mezi devíti párovými vzorky nově diagnostikovaných MM a MRO. Počáteční analýza odhalila velké množství dysregulovaných genů, z nichž některé se shodovaly s geny detekované v jiné podobné studii. Následná validace však odhalila, že tyto nálezy lze téměř výhradně připsat kontaminaci nemaligními buňkami. Tato práce zdůrazňuje výzvu studia minimální reziduální nemoci v MM, kvůli problémům souvisejících s čistotou vzorku, a zdůrazňuje potřebu vylepšení technik pro třídění buněk pro přesné zachycení transkriptomu buněk MM ve fázi MRO

Keywords

Mnohočetný myelom, Minimální reziduální onemocnění, Rakovina, Odolnost vůči lékům, Transkriptomika, Genomika, RNA-seq, scRNA-seq

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 14. 5. 2024
• Supervisor: Mgr. David Žihala, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Experimental Biology