Genomické studie u monoklonálních gamapatií

Mgr. Zuzana Chyra, Ph.D.

Doctoral thesis

Genomic studies in monoclonal gammopathies

Abstract:

Monoklonální gamapatie (MG) patří do skupiny lymfoproliferativních onemocnění, které jsou charakterizovány produkcí abnormálního množství imunoglobulinů aberantními plazmatickými nebo lymfoidními buňkami. Skupinu MG tvoří monoklonální gamapatie nejasného významu (MGUS), mnohočetný myelom (MM), amyloidóza lehkých řetězců imunoglobulinů (ALA) a Waldenströmova makroglobulinemie (WM). Genomické přístupy u MG se zabývají studiem spektra genetických variant typických pro tato onemocnění a snaží se popsat geny spojené s klinickými parametry nebo identifikovat kandidátní geny zapojené do molekulárního mechanismu patogeneze. Jedním z cílů mé disertační práce bylo porovnat metody izolace genetického materiálu u vzorků MG s nízkou infiltrací aberantních buněk a zhodnotit jejich kvalitu a kvantitu pro následné genomické studie. Za optimální postup byla zvolena paralelní izolace DNA/RNA s následnou celogenomovou amplifikací, která tak maximalizuje využití vzorků kostní dřeně s nízkým počtem aberantních buněk. Druhá část mé práce je věnována sekvenování nové generace (NGS) ve třech projektech. První sekvenační projekt je propojen s přechozí metodologickou studií. U pacientů MGUS jsme provedli exomovou sekvenaci s cílem popsat spektrum somatických mutací genů a změny chromozomů na úrovni genomu. Údaje z celoexomové sekvenční studie (WES) ukazují, že MGUS je geneticky podobný MM; avšak celkové genetické abnormality jsou přítomny ve významně nižších frekvencích ve srovnání s MM. Druhá a třetí sekvenační studie je zaměřena na sekvenování nové generace u amyloidóz. ALA má nízkou infiltraci aberantních plazmatických buněk podobnou MGUS, z pohledu analýzy mutačního profilu však vykazuje podobnost MM. V sekvenační studii hereditárních amyloidóz se nám podařilo zachytit jeden pozitivní případ, námi navržený panel může po klinické validaci usnadnit a zlepšit diagnostický proces hereditárních amyloidóz.

Abstract:

Monoclonal gammopathies (MGs) are a group of lymphoproliferative diseases that are characterized by production of abnormal amounts of immunoglobulins by aberrant plasma or lymphoid cells. MGs constitute of monoclonal gammopathy of undetermined significance (MGUS), multiple myeloma (MM), immunoglobulin light chain amyloidosis (ALA), Waldenström macroglobulinemia (WM) and solitary plasmocytoma. Genomic studies in MGs investigate the spectrum of genetic variants typical for these disorders and try to discover genes associated with clinical parameters or to identify candidates involved in molecular pathogenesis. The first aim of my dissertation thesis was to compare methods of isolation of genetic material from MGs with low infiltration of aberrant cells and to evaluate its quality and quantity for subsequent genomic studies. As the optimal procedure was selected parallel isolation of DNA/RNA followed by whole genome amplification which thus maximizes utilization of bone marrow samples with low numbers of cells. The second part of my work was devoted to the new generation sequencing (NGS) in three directions. The first sequencing project is connected to previous methodological study. We performed whole exome sequencing (WES) from MGUS patients to describe somatic gene mutations and chromosome changes at the genome-wide level. Results from exome sequencing study show that MGUS is genetically similar to MM; however, overall genetic abnormalities are present at significantly lower levels compared to MM. The second and third sequencing studies were focused on next generation sequencing in amyloidosis research. ALA has low infiltration of aberrant plasma cells like MGUS but from mutational profile point of view seems to be similar to cancerosis MM. Hereditary amyloidoses sequencing study helped to identify one patient with this disease and may facilitate successful implementation of the NGS method by other researchers or clinicians and may improve the diagnostic process after validation.

Keywords

Monoklonální gamapatie, Mnohočetný myelom, MGUS, AL amyloidóza, Hereditární amyloidóza, Sekvenování nové generace, Somatické mutace, Monoclonal gammopathies, Multiple myeloma, AL amyloidosis, Hereditary amyloidosis, Next generation sequencing, Somatic mutation

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 27. 6. 2018
• Supervisor: prof. MUDr. Roman Hájek, CSc.
• Reader: doc. RNDr. Ondřej Slabý, Ph.D., prof. MUDr. Vladimír Maisnar, Ph.D., MBA

Masaryk University

Faculty of Science

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