Oddělení toxikogenomiky

 

AZV NU24-09-00505: Molekulární klasifikace ve vztahu k prevenci rekurence karcinomu endometria a life style faktorům

Spoluřešitelka: Mgr. Karolína Šeborová, PhD, SZU

Hlavní řešitel: prof. MUDr. Michael Halaška, PhD, Fakultní nemocnice Královské Vinohrady

Doba řešení: 2024-2027

Anotace: Endometriální karcinom (EC) je celosvětově jedním z nejrozšířenějších nádorových onemocnění u žen s významně rostoucí incidencí a to zejména v rozvinutých zemích. Jedním z důvodů nárůstu výskytu tohoto onemocnění je rostoucí incidence obezity, jakožto největšího rizikového faktoru pro vznik tohoto onemocnění. Dalšími důležitými rizikovými faktory jsou hypertenze, diabetes mellitus a obecné stárnutí populace. Tyto rizikové faktory nejsou pak asociovány pouze s vyšším rizikem vzniku onemocnění, ale i například i s pooperačními komplikacemi ovlivňujícími kvalitu života pacientek po operaci. Molekulární klasifikace endometriálního karcinomu, jež byla do klinické praxe uvedena v posledních letech v současné době napomáhá lékařům k léčebnému rozhodnutí o jednotlivých pacientkách a predikci prognózy. V rámci tohoto projektu bychom se rádi zaměřili na vztah této molekulární klasifikace s genomovými mutačními signaturami zjištěnými pomocí celoexomového sekvenování a jejich souvislost s rizikovými lifestyle faktory endometriálního karcinomu (obezita – BMI, hypertenze, diabetes mellitus) a to i ve spojitosti s rozsahem stagingové lymfadenektomie. Identifikace a detailní analýza dominantních mutačních profilů souvisejících s konkrétním molekulárním subtypem EC a jejich ovlivnění přítomností rizikových lifestyle faktorů může mít zásadní dopad jak na rozvoj onemocnění, tak prevenci rekurence onemocnění. Možný vztah mutačního profilu s rozsahem stagingové lymfadenektomie může napomoci s rozhodnutím o rozsahu toto operačního výkonu, který následně ovlivňuje kvalitu života pacientek, a to zejména u pacientek s vysokým BMI. Vzhledem k rozsáhlému výskytu rizikových lifestyle faktorů v rozvinutém světě, je pro terapii nádorových onemocnění a prevenci jejich rozvoje zcela zásadní detailní poznání vztahů mezi genetickým profilem, jeho změnami a výskytem těchto rizikových faktorů s potenciálně zásadním dopadem na úspěšnost léčby.

 

GA ČR 23-05609S: Vysvětlení metastatického potenciálu kolorektálního karcinomu pomocí celoexomového sekvenování a profilů imunitních buněk a telomer

Spoluřešitel: Mgr. Viktor Hlaváč, PhD, SZU

Hlavní řešitel: prof. Kari Jussi Hemminki, MD, PhD, Lékařská fakulta v Plzni, Univerzita Karlova

Doba řešení: 2023-2025

Anotace: Tento projekt zaměřený na celoexomové sekvenování využívá mezinárodně unikátní soubor vzorků kolorektálního karcinomu (CRC, N=100) a jaterních metastáz od stejných pacientů. Hledáme funkční mutace a mutační podpisy spojené s metastatickým procesem. Hodnoceny budou také počty mutací (nádorová mutační zátěž), spojené s aktivací protinádorových imunitních buněk. Tuto hypotézu máme možnost přímo otestovat v probíhajícím projektu na stejných vzorcích CRC, pro které jsou stanoveny hustoty příslušných imunitních buněk. Sledovat budeme i zkracování telomer, jejichž funkce je u většiny novotvarů narušena. Naše skupina vzorků obsahuje páry primárních nádorů a metastáz od stejných pacientů s CRC, což spolu s detailními klinickými daty umožní robustní analýzu mutací, mutačních podpisů a nádorové mutační zátěže a významně přispěje k vysvětlení genetického původu metastáz. Unikátnost této studie spočívá také v tom, že tematicky propojuje výzkum mutací souvisejících s nádorem s obsahem imunitních buněk v mikroprostředí nádoru, přičemž oba tyto faktory mohou být klíčové pro výsledek léčby pacientů.

 

MŠMT LUAUS 23164: Cílené taxanové deriváty jako potenciální terapeutická možnost v léčbě rezistentních a vysoce agresivních forem nádorů

Spoluřešitelka: RNDr. Radka Václavíková, PhD, SZU

Řešitel:              Mgr. Jaroslav Truksa, PhD, 3. lékařská fakulta Univerzity Karlovy

Doba řešení: 2023-2027

Anotace: V předkládaném projektu budeme ve spolupráci se zahraničním partnerem studovat účinnost, pro tento projekt specificky připravených, nových biotinových a folátových konjugátů experimentálních taxanových cytostatik. Budeme studovat i účinnost režimů různě kombinujících tyto taxanové konjugáty s konvenčními cytostatiky jak v in vitro, tak in vivo modelech. Dále plánujeme zcela unikátní molekulární profilování odpovědi in vitro i in vivo modelů na uvedené režimy, pomocí moderních technologií sekvenování nové generace a hmotnostní spektrometrie. Sledování vztahů mezi účinností nových režimů a komplexními změnami buněčné regulace na úrovni celého transkriptomu a proteomu nám umožní identifikovat molekulární faktory predikující vznik rezistence a nové buněčné cíle vhodné pro další návrhy cílené a více účinné léčby solidních nádorů. Vybrané buněčné cíle, identifikované pomocí profilování transkriptomu a proteomu, budou následně studovány i na vzorcích solidní nádorové tkáně získané přímo od pacientů. Dále plánujeme molekulární modelování vazby a transportu nových taxanových derivátů pomocí ABCB1 (P-glykoprotein) a dalších ABC transportérů, které se významně podílejí na mechanismu rezistence vůči taxanům.

 

AZV NU22-08-00281: Multiomický přístup k vývoji biomarkerů predikce rezistence karcinomu prsu

Hlavní řešitel: Mgr. Viktor Hlaváč, PhD, SZU

Spoluřešitelé:  MUDr. Kateřina Kopečková, PhD, FN Motol

                          prof. MUDr. Beatrice Mohelníková-Duchoňová, PhD, FN Olomouc

Doba řešení: 2022-2025

Anotace: Karcinom prsu je nejčastějším nádorovým onemocněním žen ve světě. Mezi hlavní příčiny neúspěchu onkologické léčby onemocnění patří mnohočetná léková rezistence. Rozdíly v expresi genů metabolismu a transportu cytostatik mezi nádorovými tkáněmi pacientů dobře a špatně odpovídajících na standardní chemoterapii, které jsme nalezli v předchozích projektech, podporují hypotézu o existenci molekulárních faktorů zodpovědných za resistenci nádorů na podanou léčbu. Cílem projektu je integrace více úrovní regulace genové exprese, tj. genomiky, epigenomiky a transkriptomiky (integromika) pro stratifikaci pacientek do režimů s optimální terapeutickou účinností a k identifikaci nových cílů pro použití již známých léků, kombinací nebo k návrhu nových léčebných cílů. Moderními metodami založenými na sekvenování nové generace (NGS) budou sledovány dědičné i somatické genetické změny v panelu kandidátních genů vybraných pomocí bioinformatických in silico nástrojů z databází jako je TCGA. Genetická variabilita panelu bude porovnána s hladinou transkriptů mRNA, a epigenetickými faktory (nekódující RNA a methylace CpG) v nádorové i kontrolní tkáni a s klinickými daty pacientek.  Na základě vyhodnocení potenciálně škodlivých alterací in silico a srovnáním s klinickými daty pacientek, zejména s odpovědí na neoadjuvantní léčbu, budou vybrány geny a varianty, jejichž význam bude dále validován na historickém souboru více než 500 pacientek s karcinomem prsu. Tímto způsobem budou odhaleny potenciální klíčové determinanty resistence a dále funkčně charakterizovány v zavedených in vitro modelech. Očekávaným výstupem projektu je soubor mutací v genech, případně cílové geny, které buď korespondují s progresí karcinomu prsu, nebo přímo způsobují snížení účinku onkologické léčby, či s tímto snížením korelují. Plánujeme rovněž přispět k odhalení mechanismu působení nalezených biomarkerů. Znalosti o těchto molekulárních faktorech pak poslouží k dalšímu rozvoji individualizované medicíny v onkologii.

 

AZV č. NU22-08-00186: Využití integromiky pro predikci léčebné odpovědi a cílů u karcinomu ovaria

Řešitel:             doc. RNDr. Pavel Souček, CSc., SZU

Spoluřešitelé:  prof. RNDr. Jan Kovář, DrSc., 3LF UK

                          prof. MUDr. Lukáš Rob, CSc., FN KV

Doba řešení: 2022-2025

Anotace: Karcinom ovarií je komplexní onemocnění představující druhou příčinu úmrtí žen na gynekologické malignity. Pozdní diagnostika v pokročilých stádiích, která je častá, zvyšuje riziko primární rezistence na chemoterapii a u mnoha pacientek dochází k recidivě do tří let po úspěšném dokončení adjuvantní chemoterapie. Nové cílené léky pacientkám zatím nepřinesly naději na celkové vyléčení. Klinické studie a molekulární profilování ukazují na možnost optimalizovat léčbu pomocí histologických i molekulárních subtypů. Ačkoli význam genetických alterací a expresních profilů mRNA u karcinomu ovarií je dobře charakterizován, úloha regulačních prvků, např. nekódujících RNA a epigenetické variability patří k méně studovaným fenoménům a klinicky ověřené biomarkery pro predikci optimální léčby zatím neexistují. Předpokládáme, že integrace více úrovní regulace genové exprese, tj. genomiky, epigenomiky, transkriptomiky a proteomiky (integromika), umožní stratifikaci pacientek do režimů s optimální terapeutickou účinností a povede k identifikaci nových cílů pro použití již známých léků, kombinací nebo k návrhu nových léčebných cílů. Projekt poskytne informace o spojeních těchto změn s rezistencí na platinové léky a prognózou pacientek, které by mohly být použity jako prediktivní biomarkery a terapeutické cíle. Funkční studie, využívající nově vytvořené buněčné modely rezistentní na platinu in vitro, poskytne mechanismy působení biomarkerů a umožní identifikaci nových cílů pro zvládání této rezistence. Vývoj optimálního bioinformatického nástroje pro zpracování multi-omických dat do klinicky významného výstupu představuje další jedinečnou vlastnost tohoto projektu. Integrovaný pohled na problém rezistence u karcinomu ovarií zatím není k dispozici. I malý příspěvek k precisní onkologii karcinomu ovarií může mít obrovský socioekonomický dopad.

 

AZV NU20-09-00174: Význam genetického profilu ovariálního karcinomu v prevenci vzniku, rozvoje a suboptimální léčebné odpovědi onemocnění

Řešitelka:        RNDr. Radka Václavíková, PhD, SZU

Spoluřešitelé:  prof. MUDr. Lukáš Rob, CSc., FN KV

                         doc. MUDr. Jiří Bouda, PhD, FN Plzeň

                         prof. MUDr. Jiří Špaček, PhD, FN Hradec Králové

Doba řešení: 2020-2023

Anotace: Hlavními cíli projektu jsou; 1) stanovení zárodečné genetické variability a mutačního profilu vybraných 94 genů v krvi pacientek s OC pomocí cíleného sekvenování nové generace (NGS) a porovnání se zdravými kontrolami v kontextu s hlavními etiologickými faktory onemocnění; 2) stanovení genetické variability a somatických mutací v testovacím panelu 94 genů v nádorové tkáni pacientek pomocí cíleného NGS; 3) identifikace změn genetického profilu panelu 94 genů v průběhu léčby onemocnění s využitím intervalového odběru nádorové tkáně v rámci neoadjuvantní chemoterapie; 4) výzkum vztahů genetické variability sledovaných genů s klinickými a patologickými daty pacientek s OC, prognózou, progresí, rozvojem metastáz a účinky terapie, 5) in silico predikce funkčního významu nalezených genetických variant; 6) Validace kandidátních genetických variant u pacientek s OC pomocí real-time PCR a přímého sekvenování. Řešení projektu naplňuje cíle Programu především v oblastech 3.3.1., 3.3.2., 1.3.1. a 1.3.2. Hlavním výstupem projektu bude doporučení validovaného panelu genů pro další studium rizika vzniku OC a pro odhad prognózy, progrese a léčebné odpovědi OC. V rámci řešení projektu očekáváme nalezení dosud neznámých genetických variant, a environmentálně podmíněných vztahů, které mohou být specifické pro českou populaci a mohou tedy mít zásadní význam pro screening nádorové predisposice i predikci léčebné odpovědi, včetně individualizace terapie. Hlavním výstupem projektu budou čtyři publikace s impakt faktorem, další práce v českém odborném periodiku a prezentace na odborných konferencích a v rámci celoživotního vzdělávání zdravotníků.

 

GA ČR 21-14082S: Úloha Notch signální dráhy v mechanismu působení nových taxanových derivátů

Řešitelka:        RNDr. Radka Václavíková, PhD, SZU

Spoluřešitel:  Mgr. Jaroslav Truksa, PhD, Biotechnologický ústav, AV ČR

Doba řešení: 2021-2023

Anotace: Projekt má dva hlavní cíle: 1) Nalézt nejúčinnější syntetické deriváty klasických taxanů s potenciálem pro terapii rezistentních forem solidních nádorů a za 2) sledovat funkci a význam nově identifikované NOTCH signální dráhy s potenciálem pro využití jako terapeutického cíle při léčbě nádorů vykazujících rezistentní fenotyp. Mechanismus působení nových taxanových analog bude sledován v sensitivních i rezistentních experimentálních modelech nádorových buněk in vitro a rovněž v in vivo experimentálních modelech s cílem vybrat nejúčinnější nové taxany s co nejnižší toxicitou vhodné pro další, klinickou fázi výzkumu. Jako deriváty taxanů budou použity tzv. SB-taxany (Stony Brook Taxanes) II. a III. generace které jsou k disposici na Odd. Toxikogenomiky SZÚ díky mezinárodní spolupráci s pracovištěm prof. Iwao Ojimy (Institute of Chemical Biology & Drug Discovery, Stony Brook University, New York, USA), které se dlouhodobě syntézou nových léčiv na bázi klasických taxanů zabývá. V rámci druhého cíle projektu vyjdeme z identifikace NOTCH signální dráhy jako potenciálního terapeutického cíle s významnou deregulací vyvolanou působením taxanů v rezistentních nádorových buňkách. V retrospektivní studii na tkáňových vzorcích pacientů s karcinomem prsu, ovaria a pankreatu budou geny NOTCH dráhy sledovány z hlediska exprese a genetické variability a jejich asociace s prognózou a přežíváním pacientů. U nejúčinnějších genů zmíněné signální dráhy bude dále sledována jejich funkce v nádorových buňkách a účinek jejich genové manipulace na účinnost zejména klasických taxanů v rezistentních nádorových buňkách in vitro a rovněž in vivo v myších xenograftech s cílem nalézt konkrétní možnosti využití NOTCH dráhy v cílené terapii solidních nádorů se špatnou odpovědí na podávanou léčbu.