Možnosti využití DNA microarray v diagnostice a terapii nádorů

MVDr. Boris Tichý, Ph.D.

Doctoral thesis

Possibilities of DNA microarray utilisation in oncological diagnostics and therapy

Abstract:

DNA microarray jsou stále častěji používanou metodou molekulární biologie. Tato technologie umožňuje vysoce paralelní analýzu DNA i RNA a byla přizpůsobena pro mnoho různých aplikací od relativní kvantifikace specifických sekvencí DNA/RNA (např. genů) po sekvenční analýzu DNA. Onkologická onemocnění jsou jednou z nejčastějších příčin úmrtí v západním světě a jejich incidence stále roste. Metody molekulární biologie se staly nedílnou součástí diagnostiky mnoha nádorových onemocnění a pro jejich výzkum jsou téměř nepostradatelné. DNA microarray se v oblasti onkologie prosadily především ve výzkumu a jejich uplatnění přímo v diagnostice je stále malé. Cílem předkládané dizertační práce byla aplikace DNA microarray v onkologické diagnostice a výzkumu. V laboratořích Centra molekulární biologie a genové terapie Interní hematoonkologické kliniky FN Brno a Masarykovy univerzity jsme zavedli nejdříve metodu sklíčkových DNA microarray a následně i krátkých oligonukleotidových DNA microarray Affymetrix. Součástí tohoto procesu byla optimalizace metod pro izolaci, amplifikaci a značení vzorku a hybridizaci DNA microarray. Byly také vypracovány postupy pro zpracování a analýzu dat. Technologii DNA microarray jsme poté použili v projektech zaměřených především na diagnostiku a prognostifikaci hematoonkologických onemocnění – chronické lymfatické leukemie a ne-Hodgkinských lymfomů. V projektech byly využity různé typy DNA microarray – expresní, arrayCGH, microRNA i resekvenační. Výsledky těchto prací byly publikovány v českých i impaktovaných zahraničních časopisech a prezentovány na řadě odborných konferencí. Výsledky jednoho z projektů vedly k udělení patentu na novou metodu pro předpověď prognózy chronické lymfatické leukémie. Ukázali jsme, že DNA microarray mohou být úspěšně použity v klinickém výzkumu onkologických onemocnění např. při identifikaci nových biomarkerů. Jejich využití v diagnostice je možné a přínosné především u DNA aplikací jako jsou arrayCGH nebo genotypizace.

Abstract:

DNA microarrays are widely used method of molecular biology. This technology allows for highly parallel analysis of DNA and RNA. It was modified to fit many different applications starting with relative quantification of specific DNA/RNA sequences (eg. genes) and ending with DNA sequence analysis. Oncological diseases are one of the most common causes of death in the western world and, importantly, their incidence is still growing. Molecular biology methods became an integral component of diagnostics of many neoplasias and are almost indispensable in cancer research. The aim of the presented thesis was application of DNA microarray into cancer diagnostics and research. Center of Molecular Biology and Gene Therapy, Department of Internal Medicine – Hematology and Oncology, Faculty of Medicine, Masaryk University Brno and University Hospital Brno was one of the first places in the Czech Republic implementing DNA microarrays. We have started with spotted long-oligonucleotide microarrays and later we have established also short-oligonucleotide based platform Affymetrix®. During the process of technology implementation we had to develop and optimize protocols for sample isolation, amplification and labeling, for DNA microarray hybridization and processing and last but not least for data processing and analysis. We have used DNA microarrays in several projects focused mainly on diagnostics and prognostication of hematooncological disorders – chronic lymphocytic leukemia and non-Hodgkin's lymphomas. Depending on the project we applied different types of DNA microarrays – expression, microRNA, aCGH, SNP and resequencing arrays . Results of the conducted studies were published in czech and international impacted journals and were presented at several scientific congresses. One of the projects even led to the granted patent for a new chronic lymphocytic leukemia prognostication method. We have demonstrated the usability of DNA microarray in clinical cancer research, i.e. for marker identification. DNA microarray can be even used in cancer diagnostics, especially DNA based applications such as aCGH or SNP arrays.

Keywords

DNA microarray, nádory, diagnostika, leukemie, tumors, diagnostics, leukaemia

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 10. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 21. 12. 2010
• Supervisor: prof. RNDr. Šárka Pospíšilová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Oncology (4-years) / Oncology