Profilování methylace DNA nádorů pro identifikaci prediktivních biomarkerů odpovědi na bevacizumab

Bc. Gabriela FRYČOVÁ

Master's thesis

Methylome profiling in cancer cells for identification of bevacizumab response biomarkers

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá identifikací potencionálních methylačních biomarkerů odpovědi na léčbu bevacizumabem (anti-VEGFA inhibitor angiogeneze) u pacientů s rakovinou kolorekta se zaměřením na geny související s angiogenezí. V teoretické části této diplomové práce je popsána stručná charakteristika methylace DNA a účinky této modifikace na expresi genů. V dalších kapitolách jsou charakterizovány epigenetické změny, ke kterým dochází v rakovinných buňkách kolorekta a methylační biologické markery pro diagnostiku, určení prognózy pacientů s karcinomem kolorekta a predikci odpovědi na léčbu chemoterapeutickým léčivem. Vzhledem k nutnosti nalezení nových biomarkerů jsou v dalších kapitolách popsány metody detekce methylace DNA a princip metody sekvenování nové generace na platformě Illumina. Dále jsou v práci charakterizovány možnosti zvýšení efektivnosti sekvenování na této platformě za cílem detekce celogenomového methylačního profilu a nejčastěji využívané platformy firmy Illumina. Taktéž je zde popsán stručný princip analýzy sekvenačních dat a použité programy. Experimentální část této práce je zaměřena na detekci celogenomových methylačních profilů DNA pomocí metody Methyl Capture sekvenování, přičemž hlavním cílem je detekovat diferenciálně methylované oblasti ve vzorcích pacientů s kolorektálním karcinomem, kteří jsou léčeni bevacizumabem, a identifikovat potencionální methylační biomarkery odpovědi na léčbu touto látkou. Bylo identifikováno 20 genů hypermethylovaných ve skupině respondentů a 1 gen hypomethylovaný ve skupině non-respondentů, jejichž umlčení v důsledku methylace, může mít roli v rozdílné odpovědi pacientů vůči této léčbě. Hypermethylované oblasti genů EN1 a SFRP2 ve skupině respondenti, byly validovány pomocí bisulfitového sekvenování. Nejvyšší korelaci mezi výsledky z Methyl Capture sekvenování a bisulfitového sekvenování vykazovaly oblasti genu EN1 EN1_A a EN1_C_2.

Abstract:

This master´s thesis is focused on identification of potentional methylation biomarkers, that might predict response to the treatment of bevacizumab (anti-VEGFA inhibitor of angiogenesis) in patients with colorectal carcinoma with focus on genes associated with angiogenesis. In the theoretical part of this master´s thesis there are described basic characteristics of DNA methylation and its impact on gene expression. In the next chapters are mentioned and described epigenetic changes, which occur in the colorectal cancer cells and methylation biological markers used for diagnosis, determination of prognosis for patients with colorectal carcinoma and prediction of therapeutic response to the chemotherapeutic agents. Due to the requirement of new biomarkers, there are also described methods used for detection of DNA methylation and the principle of next generation sequencing on the Illumina sequencing platform. Further, there are also described options for raising effectiveness of sequencing on the Illumina sequencers and basic principle of data analysis and programs, which were used for that. The practical part of this thesis is focused on the whole genome detection of DNA methylation profiles by Methyl Capture sequencing. The main goal of this work was to detect differently methylated regions in the DNA samples of patients with colorectal carcinoma, which are treated by bevacizumab, and to identificate potentional methylation biomarkers of response to this treatment. There have been identified 20 genes hypermethylated in the group of patients responding to the bevacizumab treatment (responders) and 1 gene hypomethylated in the non-responsive group of patients (non-responders). Hypermethylated regions in non-responders located next to EN1 and SFRP2 genes have been validated by bisulfite sequencing. Methylated regions of EN1 gene, EN1_A and EN1_C_2, showed highest correlation between data from Methyl Capture sequencing and bisulfite sequencing.

Keywords

methylace DNA, 5-methylcytosin, rakovina kolorekta, CRC, biomarker, angiogeneze, sekvenování nové generace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Rastislav Slavkovský, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology