Identifikace a funkční charakterizace mikroRNA spojených s molekulární patologií multiformního glioblastomu

Mgr. Jiří Šána, Ph.D.

Doctoral thesis

Identification and functional characterization of microRNAs involved in molecular pathology of glioblastoma multiforme

Abstract:

Glioblastom (GBM) je nejčastějším primárním nádorovým onemocněním mozku astrocytárního původu, které se vyznačuje velmi nepříznivou prognózou. Ačkoliv medián celkového přežití pacientů dosahuje pouhých 12 až 15 měsíců od stanovení diagnózy, klinický průběh onemocnění a celková prognóza jsou velmi variabilní. Histopatologická klasifikace GBM používaná v současnosti bohužel není schopná výše uvedenou skutečnost reflektovat a stratifikovat pacienty podle jejich prognózy nebo odpovědi na léčbu. Z tohoto důvodu je čím dál více upírána pozornost k molekulárním biomarkerům, které jsou často přímo zodpovědné za biologické chování nádoru a mohou tak být významné nejen v diagnostice, ale také jako terapeutické cíle. Velice progresivní skupinu takových biomarkerů představují mikroRNA (miRNA), které jsou významnými regulátory genové exprese a jsou tak zapojeny do kontroly většiny buněčných procesů. Předkládaná dizertační práce shrnuje současné poznatky týkající se zapojení miRNA do molekulární patologie GBM s ohledem na jejich možné využití pro zpřesnění diagnostiky tohoto závažného onemocnění. Na unikátním souboru pacientů s GBM jsme identifikovali nejen panel miRNA s pozměněnou expresí v tkáni GBM oproti nenádorové mozkové tkáni, ale také sadu šesti miRNA spojených s délkou přežívání. Na základě exprese těchto 6 miRNA jsme definovali rizikové skóre (RS), které umožňuje vysoce citlivou stratifikaci pacientů podle celkového přežívání (nízké RS – 16 měsíců, vysoké RS – 8 měsíců). Pomocí tohoto nově definovaného RS lze již před zahájením standardního léčebného režimu identifikovat pacienty, kteří z něj s nejvyšší pravděpodobností nebudou mít benefit ve smyslu prodloužení jejich přežívání. Této skupině pacientů může být v budoucnosti nabídnuto zařazení do některé z klinických studií, a tak i zvýšení šance na delší přežívání. Současně jsme na modelu glioblastomových buněk popsali miR-31-5p a miR-338- 5p jako molekuly zapojené do významných buněčných procesů souvisejících s agresivitou onemocnění, jako jsou proliferace, apoptóza a radiosenzitivita. Dizertační práce má charakter komentovaného souboru prací, přičemž příslušné části teoretického úvodu jsou vždy doplněny komentářem k publikovaným příspěvkům v rámci dané problematiky.

Abstract:

Glioblastoma multiforme (GBM) is the most frequent primary brain tumor of astrocytic origin that is characterized by unfavorable prognosis. Although the median overall survival ranges between 12 and 15 months disease clinical course and prognosis are variable. The current histopathological classification of GBM is not able to reflect this situation and, thus, does not enable stratification of the patients accordingly to their prognosis and therapy response. Therefore, the attention is focused on the identification of new molecular biomarkers, which are often responsible for the biologic features of the tumor and, so, could be important not only as potential diagnostics but also as therapeutic targerts. MicroRNAs (miRNA), which are important regulators of gene expression and are involved in the most of cellular processes, represent a very progressive group of these biomarkers. This dissertation thesis summaries current knowledge regarding an involvement of miRNAs in molecular pathology of GBM with respect to their possible utilization in diagnosis of this malignant disease. We identified signature of miRNAs differently expressed in GBM tissue in comparison to non-tumor brain tissue but also six miRNAs associated with survival on the unique GBM patient cohort. We established the risk score (RS) on the basis of these 6 miRNAs expression that enables highly sensitive stratification of patients accordingly to their overall survival (low RS – 16 months, high RS – 8 months). Using this newly defined RS, it is possible to identify patients, which will not benefit from standard therapeutic regimen before starting the therapy. These patients could be enrolled in some of the ongoing clinical trials and, thus, the probability of their longer survival could be increased. Simultaneously, we described miR-31-5p and miR-338-5p to be involved in important cellular processes associated with disease aggressiveness namely proliferation, apoptosis and radioresistance. This dissertation thesis is formally an annotated collection of publications where theoretic parts are supplemented with a commentary of our published results.

Keywords

multiformní glioblastom, mikroRNA, biomarker, prognóza, predikce, glioblastoma multiforme, microRNA, prognosis, prediction

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 12. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 5. 2. 2016
• Supervisor: doc. RNDr. Ondřej Slabý, Ph.D.
• Reader: prof. MUDr. Zdeněk Kolář, CSc., RNDr. Martin Pešta, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Molecular and Cellular Biology