Novel Molecular Approaches to Ultrasensitive Biomarker Detection in the Era of Precision Medicine

Mgr. Anna PETRÁČKOVÁ

Doctoral thesis

Abstract:

Recent technological advances in molecular and cellular biology have enabled unprecedented characterization of molecular changes underlying pathogenesis of human diseases, thus nominating novel biomarkers. This enables to enter into the era of precision medicine, an emerging approach for disease treatment and prevention that takes into account individual variability in genes, cellular and molecular profiles, environment, and lifestyle for each person. This thesis deals with the research of new biomarkers and the refinement of the analysis of existing biomarkers using novel molecular techniques in haemato-oncological and autoimmune diseases. In particular, it focuses on the analysis of germline and somatic variants that serve as genetic predictive biomarkers detected by next-generation sequencing technologies in chronic lymphocytic leukemia, multiple myeloma and mantle cell lymphoma, and refining their analysis at low variant allelic frequency. Moreover, it deals with serum protein candidate biomarkers of lupus nephritis and organ damage in the autoimmune disease systemic lupus erythematosus and gene expression biomarkers in systemic sclerosis and rheumatoid arthritis. Taken together, our studies have uncovered many candidate biomarkers in the studied diseases that may improve patient outcomes and tailor medical decisions and treatment as requested in the era of precision medicine. This thesis summarizes the results of nine original articles published in journals with impact factor.

Abstract:

Nedávné technologické pokroky v molekulární a buněčné biologii umožnily bezprecedentní charakterizaci molekulárních změn, které jsou základem patogeneze lidských onemocnění, a tím i stanovení nových biomarkerů. To také otevřelo éru precizní medicíny, nového přístupu k léčbě a prevenci nemocí, který zohledňuje u každého člověka individuální variabilitu v genech, buněčných a molekulárních profilech, prostředí a životním stylu. Tato práce se zabývá výzkumem nových biomarkerů a zpřesněním analýzy stávajících biomarkerů pomocí nových molekulárních technik u hematoonkologických a autoimunitních onemocnění. Zejména se pak zabývá analýzou germinálních a somatických mutací, které slouží jako genetické prediktivní biomarkery detekované sekvenačními technologiemi nové generace u chronické lymfocytární leukemie, mnohočetného myelomu a lymfomu z plášťových buněk, a zpřesněním jejich analýzy při nízké alelické frekvenci, dále sérovými proteinovými kandidátními biomarkery lupusové nefritidy a orgánového poškození u autoimunitního onemocnění systémový lupus erythematosus a genovými expresními biomarkery u revmatoidní artritidy a systémové sklerodermie. Naše studie odhalily mnoho kandidátních biomarkerů u studovaných onemocnění, které mohou zlepšit péči o pacienty a přizpůsobit léčebné postupy dle požadavků precizní medicíny. Práce sumarizuje výsledky devíti původních prací publikovaných v časopisech s impakt faktorem.

Keywords

biomarker, molekulární biologie, precizní medicína, sekvenování nové generace

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 11. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Eva Kriegová, Dr.

Palacký University Olomouc

Faculty of Medicine and Dentistry

Doctoral programme / field:
Medical Immunology / Medical Immunology