Focal segmental glomerulosclerosis (FSGS) is a clinically and genetically heterogeneous entity that manifests mostly by proteinuria. FSGS is responsible for about 15% of end-stage renal disease (ESRD) cases requiring hemodialysis or renal transplantation. FSGS may be of genetic etiology. More than 50 genes responsible for FSGS have been identified, but most of them in pediatric patients. The prevalence of genetic FSGS in adults remains underestimated and their clinical, genetic and histological properties are not systematically described. Identification of genetic FSGS will have implications for therapy, selection of renal donors, and prognosis of FSGS recurrence after transplantation. New Generation Sequencing (NGS) detects mutations in a large number of genes simultaneously or even across the patient's entire exome or genome and will be implemented in this project. This multidisciplinary proposal focuses on: 1) detailed clinical and genetic examination and NGS in patients and their relatives with genetic FSGS, 2) identification of new genetic variants and confirmation of their pathogenicity, 3) genotype-phenotype correlation in familial FSGS, stratification of FSGS and prognosis, 4) the risk of recurrence of disease in post-transplant patients with FSGS.

Fokální segmentální glomeruloskleróza (FSGS) je klinicky a geneticky heterogenní entita, manifestující se většinou proteinurií. FSGS je zodpovědná za přibližně 15% případů end-stage renal disease (ESRD), vyžadujících hemodialýzu nebo transplantaci ledvin. FSGS může být genetické etiologie. Bylo identifikováno více než 50 genů zodpovědných za genetické formy FSGS, většina z nich ale u pediatrických pacientů. Prevalence genetických FSGS u dospělých zůstává z velké části podceňována a jejich klinické, genetické a histologické vlastnosti nejsou systematicky popsány. Identifikace genetických FSGS bude mít implikace pro terapii, selekci příbuzenských darců ledvin a prognózu rekurence onemocnění po transplantaci. Sekvenování nové generace (NGS) detekuje mutace ve velkém počtu genů simultánně nebo dokonce v celém exomu nebo genomu pacienta a bude implementováno v tomto projektu. Tento multidisciplinární návrh se zaměřuje na: 1) podrobné klinické a genetické vyšetření a NGS u pacientů a jejich příbuzných s genetickou FSGS, 2) identifikaci nových genetických variant a potvrzení jejich patogenity, 3) korelaci genotypů-fenotypů u familiálních FSGS, stratifikace FSGS a prognózy, 4) určení rizika recidivy onemocnění u posttransplantačních pacientů s FSGS.

• Keywords
• NGS panel, NGS panel, nefrogenetika, FSGS, Fokální segmentální glomeruloskleróza, NGS, sekvenování nové generace, WGS, celogenomové sekvenování, nephrogenetics, FSGS, Focal segmental glomerulosclerosis, NGS, next-generation sequencing, WGS, whole genome sequencing,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

This project aims to establish genetic background, etiology and pathogenesis of new cases of thalassemias, enzymopathies, erythrocyte membrane defects associated with hemolytic anemia, congenital dyserythropoietic anemia as well as some congenital defects of the iron transport pathway in erythroid cells and congenital polycythemias. Based on experiences gained during previous grant periods we estimate that in approximately two hundreds of pediatric patients hereditary defects of erythropoiesis will be confirmed. We propose several approaches (CRISPR/Cas9 editing, induced pluripotent stem cells, zebrafish and mouse model) to unravel the molecular-genetic mechanisms contributing to defective erythropoiesis. Results of our work will improve understanding of the molecular-genetic factors contributing to the pathogenesis of disordered erythropoiesis, and will help to elucidate the interconnections of disbalanced erythropoiesis and iron metabolism and the role of the hypoxia signaling pathway proteins, which emerge as important targets for therapeutic interventions in tumors.

Navrhovaný projekt je zaměřen na studium genetického podkladu, etiologie a patogeneze nových případů talasémií, erytroenzymopatií, defektů membrány erytrocytů vedoucích k hemolytickým anémiím, vrozených dyserytropoetických anémií, vrozených poruch transportu železa v erytroidních buňkách a vrozených polycytémií. Na základě zkušeností získaných v průběhu předchozích grantových období odhadujeme, že přibližně u dvou set dětských pacientů budou potvrzeny vrozené defekty erytropoézy. V rámci projektu budeme využívat několika moderních přístupů (CRISPR/Cas9 editace, indukované pluripotentní kmenové buňky, myší a rybí modely), které nám umožní odhalit molekulárně-genetické mechanismy přispívající k defektní erytropoéze. Výsledky naší práce pomohou pochopit molekulárně genetické faktory přispívající k patologické erytropoéze, objasnit propojení procesu nevyvážené erytropoézy s metabolismem železa a úlohu proteinů signalizačních cest hypoxie, jednoho z důležitých cílů pro terapeutické intervence u nádorů.

• Keywords
• zebrafish, hemolytická anémie, kongenitální polycytémie, HIF dráha, Danio rerio, hemolytic anemia, congenital polycythemia, HIF pathway,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

The presence of implants in human organism not only influences tissues in the implant surroundings, but also the immune system. Immune response of the organism is crucial for successful implant healing and may be used for diagnostics of hypersensitivity - type IV. immunopathologic reaction. The purpose of this project is to modify titanium surface by nanolayers doped with elements with biogenic and antimicrobial effects (calcium, phosphorus, silver) using IBAD technique, and to test these materials using T-lymphocytes isolated from the peripheral blood of hypersensitive patients, T-lymphocytes isolated from the “buffy coats” of healthy donors, and selected standard cell lines. Due to the growing incidence of hypersensitivity related to body implants, this project focuses on proving the benefit of Melisa test used to assess the influence of implant materials on T-lymphocytes proliferation and cytokine production. This research have direct application impact in a wide range of specializations, such as in orthopaedics, cardiac surgery, surgery, dental implantology and prosthetics.

Přítomnost implantátů v lidském organismu ovlivňuje nejen tkáně v jeho okolí, ale také imunitní systém. Imunitní odpověď organismu je určující pro úspěšné vhojení implantátu a lze ji využít k diagnostice hypersenzitivity - imunopatologické reakce IV. typu. Cílem projektu je modifikovat povrch titanu nanovrstvami dopovanými prvky s biogenními a antimikrobiálními účinky (vápník, fosfor, stříbro) metodou IBAD a otestovat tyto inovativní materiály pomocí T-lymfocytů izolovaných z periferní krve hypersenzitivních pacientů, T-lymfocytů izolovaných z „buffy coats“ zdravých dárců a současně otestovat tyto materiály i na vybraných standardně využívaných buněčných liniích. Vzhledem k narůstajícímu výskytu hypersenzitivity související s tělními implantáty bude tento projekt zaměřen na prokázání přínosu testu Melisa k posouzení vlivu implantačního materiálu na proliferaci T-lymfocytů a produkci cytokinů. Výstupy navrženého projektu mají přímý dopad v klinické praxi mnoha lékařských oborů, jako je ortopedie, kardiochirurgie, chirurgie, dentální implantologie a protetika.

• Keywords
• implantace, titan, bioaktivita, povrchové vrstvy, hypersenzitivita, pacient, imunokompetentní buňky, buněčné linie, preklinické testování, implantation, titanium, bioactivity, antimicrobial activity, surface layers, hypersensitivity, patient, cell lines, preclinical testing, antimkrobiální účinek, immunocompetent cells,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Character of the blood flow can be important factor in for the formation of vessel pathology. Complex chaotic flow and turbulences in critical places like bifurcation can lead to vessel wall irritation and finally to stenosis or wall damage. Such critical places can also be created by endovascular treatment (e.g. by means of stenting) or in case of vessel anastomosis after organs transplantation (e.g. connection of the renal artery to iliac artery during kidney transplantation). Flow velocity and character can be efficiently and non-invasively measured using magnetic resonance imaging (MRI). Phase contrast (PC) MRI is well established method where flow velocity is coded into the MR signal phase and so the velocity can be measured relatively precisely. However, there are several limitations when using PC for “in-vivo” quantification (e.g. low spatial resolution in respect to vessel diameter). Moreover, in case when stent was used for the treatment, the MR signal is strongly influence or even suppressed by the presence of metallic net of the stent wall creating RF shielded volume inside the stent. Therefore, the flow cannot be measured directly in the stent or very close to its border. But proper mathematical model of the flow character based on initial conditions provided by MRI outside the stent could help to predict the impact of the flow phenomena on the future vessel disease development.

Charakter proudění krve může být důležitý faktor při formování cévní patologie. Komplexní chaotické proudění a turbulence v kritických místech jako jsou bifurkace, může vést k iritaci cévní stěny a nakonec ke stenóze či poškození stěny. Kritická místa mohou vzniknout i při endovaskulárních zákrocích (např. při stentování) nebo v oblasti anastomózy po transplantaci orgánů. Rychlost proudění krve a jeho charakter lze efektivně a neinvazivně měřit pomocí magnetické rezonance. Metoda fázového kontrastu (PC) je dobře etablovanou technikou, která umožňuje měřit rychlost relativně přesně. Tato metoda má však i své limitace (např. omezené prostorové rozlišení s ohledem na rozměr některých cév). Navíc v případě použití stentu je MR signál silně ovlivněn až potlačen v jeho nejbližším okolí a vnitřním lumen. Proto nemůže být rychlost relevantně měřena ve stentu nebo na jeho hranicích. Avšak pomocí matematického modelování proudění s hraničními hodnotami získanými mimo problematickou oblast (stent, oblast silných turbulencí) a se znalostí anatomické geometrie by mohla informace o charakteru proudění ve zmíněných kritických oblastech přispět k predikci vývoje cévní patologie.

• Keywords
• MRI, MRI, stent, stenóza, kvantifikace průtoku, matematické modelování toku, endovaskulární zákrok, flow quantification, mathematical model of the flow, stenosis, stent, endovascular treatment,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Search for molecular biomarkers enabling prediction of cancer treatment efficacy and establishment of optimal method for their assessment represent major opportunities, but also challenges in translational research. This project aims to explore feasibility of the next generation sequencing method for discovery of Czech population-specific genetic biomarkers for stratification of cancer patients into prognostically meaningful groups. Genetic background of patients treated with adjuvant chemotherapy regimens based on nucleoside analogs, taxanes and platinum derivatives will be explored by whole exome profiling method in cancer patients of Czech origin for the first time. Results will be compared with data in publicly available databases as TCGA and ICGC and with data from Czech NCGM genetic variability project. Panel of germline variants and somatically relevant genes for prognostication of patients will subsequently be validated and its cost efficacy and benefit will be evaluated in comparison with the whole exome approach.

Analýza molekulárních biomarkerů umožňujících predikci reakce nádorů na léčbu a zavedení optimální metody pro jejich sledování představují zásadní výzvy současného translačního výzkumu. Tento projekt má za cíl prozkoumat využitelnost metody sekvenování příští generace pro hledání genetických biomarkerů, specifických pro českou populaci, které by umožnily rozdělení pacientů se solidními nádory do prognosticky významných skupin. V rámci projektu bude studován genetický profil pacientů se solidními nádory léčenými adjuvantní terapií režimy založenými na nukleosidových analozích, taxanech a platinových derivátech. Metoda celoexomového sekvenování bude poprvé použita ke studiu tohoto fenoménu u českých pacientů s malignitami. Výsledky studie budou porovnány s daty ve veřejně dostupných databázích, např. TCGA, ICGC a s výstupy projektu NCLG, který mapuje genetickou variabilitu obecné české populace. Hlavním výstupem projektu bude validovaný panel zárodečných variant a somaticky významných genů pro další studie a analýza účinnosti panelového sekvenování, ve srovnání s celoexomovým přístupem.

• Keywords
• prognosis, sekvenování nové generace, Next generation sequencing, therapy, nádor, cancer, terapie, proveditelnost, feasibility, prognoza,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Cardiomyopathies (CMPs) are a heterogeneous group of myocardial diseases with substantial morbidity and mortality. A significant fraction of CMPs are hereditary. Subtle abnormalities of cardiac function can be detected by 3D volumetry and analyses of global longitudinal strain. Compared to standard echocardiography, these methods are more precise and may thus facilitate early detection of myocardial dysfunction in families with hereditary CMPs. CMP laboratory diagnostics recently substantially benefit(ed) from use of next-generation sequencing (NGS) techniques. However, NGS often identifies large numbers of genetic variants of unknown clinical significance. To complement the enhanced clinical and bioinformatic validation tools, we propose to develop cardiomyocyte models based on induced pluripotent stem cells and test these cultures using a novel multi-methodological protocol. This approach is expected to improve interpretation of the NGS datasets generated in studied CMP families and thus facilitate clinical diagnostics and the overall understanding of CMP pathogenesis.

Kardiomyopatie (CMP) jsou heterogenní skupinou onemocnění myokardu se značnou nemocností a úmrtností. Významná část CMP je dědičná. Drobné abnormality srdeční funkce mohou být detekovány 3D volumetrickou analýzou a analýzou globálního longitudiálního namáhání. Ve srovnání se standardní echokardiografií jsou tyto metody přesnější a mohou tak usnadnit včasnou detekci dysfunkce myokardu v rodinách s dědičnými CMP. Laboratorní diagnostika CMP se výrazně zdokonalila použitím sekvenačních metod nové generace (NGS). NGS však často identifikuje velké množství genetických variant neznámého klinického významu. K doplnění rozšířených klinických a bioinformatických validačních nástrojů navrhujeme vyvinout modely kardiomyocytů založené na indukovaných pluripotentních kmenových buňkách a testovat tyto kultury pomocí nového multimetodologického protokolu. Očekává se, že tento přístup zlepší interpretaci datových souborů NGS vytvořených ve studovaných rodinách s CMP a usnadní tak klinickou diagnostiku a celkové porozumění patogenezi CMP.

• Keywords
• Next generation sequencing, induced pluripotent stem cells, kardiomyopatie, cardiomyopathy, kardiomyocyty, indukované pluripotentní buňky, buněčné modely, sekvenace nové generace, cellular models, kardiomyocytes,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

The failure to diagnose the cause of a rare genetic disease occurs in ~50% of the cases and the rate of discovery of novel genes and disease-gene relations appears to be declining. We intend to apply multi-OMIC approaches to identify causal genetic defects in ~40 selected cases from our previous studies, in which we have negative results from standard genetic and genomic analyses. We will benefit from our access and experience with new platforms for whole-genome analysis (NovaSeq), single molecule long read length sequencing (Oxford Nanopore, PacBio) and our ability to correlate genomic information with transcriptome, proteome and metabolome analyses of affected tissues, body fluids and patient cell-derived models. We will also apply new bioinformatics tools allowing effective integration of OMIC data and use tools enabling exchange of phenotypic and genomic information via shared platforms and tools worldwide. The ultimate goal is to accelerate understanding of these unsolved diseases, improve diagnostic yield, and deliver innovative care for rare genetic diseases in Czech Republic.

V současnosti nejsme schopni určit příčiny vzácných geneticky podmíněných nemocí u ~50% případů a počet nově objevovaných kauzálních genů v posledních letech klesá. Naším záměrem je provést integrovanou analýzu genomu, transkriptomu, proteomu a metabolomu k určení genetické diagnózy ve skupině ~40 případů a rodin se vzácným geneticky podmíněným onemocněním, u kterých předchozí cílená klinická, biochemická a genetická vyšetření včetně exomového sekvenování nevedly k diagnóze. Využijeme našich zkušeností s novými technologiemi celogenomového sekvenování (NovaSeq), sekvenování dlouhých fragmentů jednotlivých molekul DNA (Oxford Nanopore, PacBio) a možností korelací genomové informace s výsledky analýz tělních tekutin, tkání, tkáňových kultur a vhodných buněčných modelů. Uplatníme nové bioinformatické nástroje analýzy multi-OMIC dat a nástroje umožňující globální sdílení fenotypových a genomických dat. Cílem je zrychlit poznání doposud nediagnostikovaných vzácných nemocí , zlepšení diagnostické výtěžňosti a zajištění inovativní péče o pacienty s vzácnými nemocemi v České Republice.

• Keywords
• Celogenomové sekvenování, Whole-genome sequencing, rare diseases, vzácná onemocnění, RNA sekvenování, RNA sequencing, genomika, genomics, sekvenovnání jednotlivých molekul DNA, single-molecule DNA sequencing,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Chimeric antigen receptor (CAR) T-cell is a cutting edge technology for targeted cell therapy of oncologic diseases. Promising clinical results were reported for hematological malignancies, but the results in solid tumors are not that encouranging yet. Here we propose to validate protocols for the production of CAR T-cells against solid tumor antigens under cGMP rules. We will focus mainly on target antigens GD2, PSMA, and PSCA. Standard operation protocols and analytical certificates will be presented to the State Institute for Drug Control for their approval. The consortium of three prominent research facilities will participate on this project: (i) International Clinical Research Center of St. Anne's University Hospital Brno (FNUSA-ICRC), (ii) Centre for Biomedical Image Analysis at Masaryk University Brno (MU-CBIA), and (iii) Institute of Hematology and Blood Transfusion in Prague (UHKT). Our main aim is to establish production of CAR T-cells for anti-solid tumor therapy which can be translated into clinical applications.

T lymfocyty s chimerickým antigenním receptorem (CAR) představují nejmodernější technologii v cílené buněčné terapii onkologických onemocnění. Slibné klinické výsledky byly publikovány v léčbě hemato-onkologických malignit, avšak výsledky v léčbě solidních nádorů nejsou zatím tak povzbudivé. V navrhovaném projektu se budeme věnovat validaci protokolů pro výrobu CAR T-lymfocytů proti solidním nádorům v režimu správné laboratorní praxe. Zaměříme se hlavně na cílové antigeny GD2, PSMA a PSCA. Standardní operační protokoly a analytické certifikáty budou předány Státnímu ústavu pro kontrolu léčiv ke schválení. Na projektu budou spolupracovat tři špičková výzkumná pracoviště: (i) Mezinárodní centrum klinického výzkumu Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně, (ii) Centrum analýzy biomedicínského obrazu na Masarykově Univerzitě v Brně (MU-CBIA) a (iii) Ústav hematologie a krevní transfuze v Praze (ÚHKT). Naším hlavním cílem je zavést technologii výroby CAR T-lymfocytů pro cílenou buněčnou terapii solidních tumorů a tím umožnit přenos do klinické praxe.

• Keywords
• advanced therapy medicinal products, solid tumors, T-lymfocyty, T-cells, solidní tumory, Chimerický antigenní receptor, Správná laboratorní praxe, Přípravky moderní terapie, Chimeric antigen receptor, Current Good Manufacturing Practice,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Renal cell carcinoma (RCC) represents a serious oncological disease with the highest incidence in the Czech Republic across the world, for which reliable molecular prognostic and predictive biomarkers are still unavailable. We will implement a novel digital biobanking technology based on protein fingerprints (proteotypes) using mass spectrometry in data independent acquisition mode. With the use of a new technique, we will analyze two well-characterized sets of tumors, the resulting data will be statistically evaluated in order to find: (i) protein biomarkers identifying patients with localized RCC, but with higher risk, who should be monitored more intensively, and (ii) protein biomarkers associated with poor prognosis of metastatic RCC treated by tyrosine kinase inhibitors in the first line. We expect that the identified patterns, potential biomarkers, and potential therapy targets can contribute to more efficient treatment of RCC patients.

Renální karcinom (RCC) přestavuje závažné onkologické onemocnění s celosvětově nejvyšší incidencí v České republice, přičemž spolehlivé molekulární prognostické a prediktivní biomarkery nejsou dosud k dispozici. Pro jejich “high-throughput“ vyhledávání a validaci zavedeme novou metodiku digitálního biobankingu založenou na získávání proteinových fingerprintů (proteotypů) pomocí hmotnostní spektrometrie v tzv. “data independent acquisition” módu. S využitím nově zavedené techniky budou analyzovány dva velmi dobře charakterizované soubory nádorů, získaná data budou statisticky hodnocena s cílem nalézt: (i) proteinové biomarkery identifikující pacienty s lokalizovaným RCC avšak s vyšším rizikem, kteří by měli být detailněji sledováni, a (ii) proteinové biomarkery související se špatnou odpovědí metastatických nádorů ledvin na léčbu tyrosinkinasovými inhibitory v první linii. Očekáváme, že nalezené patterny, potenciální biomarkery, resp. potenciální terapeutické cíle pomohou přispět k zefektivnění terapie pacientů s nádory ledvin.

• Keywords
• renal cell carcinoma, Hmotnostní spektrometrie, Mass Spectrometry, karcinom ledviny, datově nezávislý sběr dat, data independent acquisition,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

The atherosclerotic disease is the first cause of death and the most common cause of stroke worldwide. The aims of the project are to create the software tool for a digital image analysis of the sonographic images of carotid stenosis, to compare the visual and digital image analysis characteristics of unstable (symptomatic) and stable (asymptomatic) plaques, to explore intergroup differences in plasmatic levels of selected microRNA and finally, to identify characteristics of unstable plaques with a verification of the hypothesis that sonographic plaque characteristics associated with an increased risk of plaque progression and stroke risk may be identified using the digital image analysis and genetic analysis of circulating microRNA. Identification of the characteristics of unstable atherosclerotic plaque will allow to improve the indication criteria for carotid endarterectomy or stenting and, also for a potential change in a medical therapy in patients with unstable atherosclerotic plaque in the future. Digital image analysis enables to improve the diagnosis of unstable plaque in carotids with a reduction of subjective bias. Genetic analysis of circulating microRNA is a novel approach to plaque progression risk assessment.

Ateroskleróza je celosvětově nejčastější příčinou úmrtí a nejčastější příčinou cévní mozkové příhody. Cílem projektu je vytvořit software pro digitální analýzu ultrazvukového obrazu karotické stenózy, srovnat charakteristiky při vizuální a digitální analýze ultrazvukového obrazu nestabilního (symptomatického) a stabilního (asymptomatického) aterosklerotického plátu, detekovat změny v hladině vybraných plazmatických microRNA u pacientů se stabilním a nestabilním plátem a stanovit charakteristiky nestabilního plátu s ověřením hypotézy, že je možné identifikovat aterosklerotické pláty v karotidě s vyšším rizikem progrese anebo cévní mozkové příhody pomocí digitální analýzy ultrazvukového obrazu a genetické analýzy cirkulující mikroRNA. Identifikace charakteristik nestabilního plátu pomůže zlepšit do budoucna indikační kritéria pro karotickou endarterektomii či stenting u pacientů se stenózou karotidy nebo indikaci potenciální změny medikamentózní terapie. Digitální analýza obrazu by měla umožnit zlepšení diagnostiky nestabilního aterosklerotického plátu se snížením vlivu subjektivní chyby. Genetická analýza cirkulující mikroRNA je nový slibný přístup k hodnocení rizika progrese plátu.

• Keywords
• magnetická rezonance, magnetic resonance imaging, ateroskleróza, atherosclerosis, genetic analysis, stenóza, ultrasonografie, ultrasonography, genetická analýza, stenosis, ischemie mozku, karotida, digitální analýza, brain ischemia, carotid, digital analysis,

• NML Publication type
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR