As there are millions of cancer deaths every year, it is of great value to identify applicable prognostic biomarkers. It is now accepted that overexpression of chromosomal protein HMGB1 is significantly associated with poorer survival of cancer patients. Available data suggest that determination of HMGB1 level in sera of cancer patients represents a very useful prognostic factor and potential biomarker for survival in cancer, including leukemia. Development of novel and more precise methods for quantitative determination of HMGB1 levels in serum is therefore of great importance for the clinics. This proposal is aimed at developing an electrochemical immunosensor (with Au-based electrodes, nanomaterials and specific monoclonal antibodies) for the rapid, accurate and cost-effective detection of HMGB1 levels in serum of patients with different forms of leukemia. Rapid knowledge of HMGB1 level in sera of leukemia patients will enable physicians to evaluate the treatment success, disease progression, as well as to propose alternative treatment strategies.

Vzhledem k vysokému počtu úmrtí pacientů trpících nádorovým onemocněním představuje nalezení vhodného biomarkeru velikou výhodu pro včasnou detekci nemoci. Zvýšená exprese proteinu HMGB1 je obecně spojována s horší prognózou přežití u pacientů trpících nádorovým onemocněním. Současný výzkum prokázal, že stanovení hladiny HMGB1 v krevním séru nabízí užitečný prognostický nástroj a potenciální biomarker přežití pacientů s leukémií. Z toho důvodu má vývoj nové a přesnější metody stanovení hladiny HMGB1 v séru velký význam pro klinickou praxi. Cílem předkládaného návrhu je vyvinout elektrochemický imunosenzor (s elektrodami na bázi Au s použitím nanomateriálů s navázanými specifickými monoklonálními protilátkami) pro rychlou, přesnou a cenově přijatelnou detekci hladiny HMGB1 u pacientů s různými formami leukémie. Znalost hladiny HMGB1 v krevním séru pacientů trpících leukémií umožní lékařům rycheji zhodnotit úspěšnost léčby, progresi onemocnění a popřípadě navrhnout alternativní strategii léčby.

• Klíčová slova
• sérum, serum, leukémie, leukemia, HMGB1, elektrochemický imunosenzor, diagnostická metoda, HMGB1, electrochemical immunosensor, diagnostic method,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Familial haematopoietic disorders (FHD) are a rare and heterogeneous group of disorders. Variable clinical expressivity and overlapping forms of FDH cause many misdiagnoses. Thanks to modern genomic approaches (whole exome sequencing), we are able to solve many previously unclear cases today. However, in some patients we detect a unique and family-specific gene variant of uncertain significance (VUS). The aim of the proposed study is to search for germline variants in affected families with FHD phenotype. Furthermore, we plan to investigate the functional impact of identified VUSs to verify their causality using in vitro models (CRISPR/Cas9, microscopic, and proteomic assays). Based on these experiences, we will introduce new biomedical pipeline for functional testing of VUSs into routine laboratory practice. Determining the correct diagnosis of a patient is also essential to define the risk of cancer, which some germline variants predispose. We expect a direct impact of our study in translational research of haematopoiesis, cancerogenesis and gene therapy.

Familiární onemocnění krvetvorby (FHD) jsou vzácnou a heterogenní skupinou onemocnění. Variabilní klinické projevy a prolínající se formy FHD zapříčiňují mnohy nesprávné stanovení diagnózy. Díky moderním genomickým přístupům (celoexomové sekvenování) dnes dokážeme vyřešit mnohé dosud neobjasněné případy. Nicméně u některých pacientů detekujeme jedinečnou a rodinně-specifickou genetickou variantu nejasného klinického významu (VUS). Cílem navrhované studie je vyhledávat zárodečné varianty u postižených rodin s FHD. Dále budeme zjišťovat funkční dopad identifikovaných VUS, abychom potvrdili jejich kauzalitu pomocí in vitro modelů (CRISPR/Cas9, mikroskopické a proteomické eseje). Na základě těchto zkušeností plánujeme zavést nový biomedicínský postup funkčního testování VUS do rutinní laboratorní praxe. Stanovení správné diagnózy u pacienta je zásadní i z důvodů určení rizika výskytu onkologických malignit, ke kterým některé zárodečné varianty predisponují. Očekáváme přímý dopad naší studie do translačního výzkumu hematopoézy, karcinogenézy a genové terapie.

• Klíčová slova
• variant of uncertain significance, funkční studie, functional studies, familiární poruchy krvetvorby, varianta nejasného klinického významu, whole exome sequencing, familial haematopoietic disorders, celoexomové sekvenování,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Total-joint arthroplasty is one of the most successful and effective orthopedic operations performed during the last century. In the present project, we intend to monitor and compare heavy metal load in circulation, especially Ti, Co, Cr, Ni, in patients after implantation of joint replacement compared to the Czech Republic without implants of any metal. The correlation of the healing process dynamics and the tolerance of the metal material will be evaluated with clinical symptomatology, functional parameters with respect to the development and course of complications after implantation of the endoprostheses, including reimplantation. Processes associated with the activation of the immune system, including hypersensitivity reactions, will be simulated on an in vitro model using individual patient immune systems. Attempting to find predictive markers associated with poor prognosis after implantation in peripheral blood could lead to early detection of complications. The metal surface of the explanted substitutes will be evaluated in terms of wear, corrosion, metal defects.

Implantace totální kloubní náhrady je jednou z nejúspěšnějších a nejúčinnějších ortopedických operací v posledním století. V tomto projektu chceme monitorovat a porovnávat zátěž těžkými kovy v cirkulaci, zejména Ti, Co, Cr, Ni, u pacientů po implantaci kloubní náhrady ve srovnání s populací České republiky bez implantátů jakéhokoliv kovu. Korelace dynamiky hojení a tolerance kovového materiálu bude hodnocena s klinickou symptomatologií, funkčními parametry s ohledem na vývoj a průběh komplikací po implantaci endoprotéz, včetně reimplantace. Procesy spojené s aktivací imunitního systému, včetně reakcí přecitlivělosti, budou simulovány na modelu in vitro za použití imunitního systému individuálního pacienta. Pokus o nalezení prediktivních markerů spojených se špatnou prognózou po implantaci v periferní krvi by mohl vést k včasnému zjištění komplikací. Povrch explantovaných náhrad bude hodnocen z hlediska opotřebení, koroze, defektů kovu.

• Klíčová slova
• implantace, hypersenzitivita, implantation, hypersensitivity, kov, metal, imunitní systém, Osteoartróza, totální kloubní náhrada, osteoblasty, osteoarthrosis, total joint arthroplasty, immmune system, osteoblasts, reimplantace, reimplantation,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Infections affecting the root canal of the tooth are the most common cause of apical periodontitis (AP). Chronic inflammation in the periodontium may lead to the development of a radicular cyst (RC), a type of inflammatory odontogenic cyst (OC). OC of developmental origin also includes dentigerous cysts (DC) and odontogenic keratocysts (OKC). Correct classification of OCs reflecting their etiopathogenesis including genetic factors is crucial for choosing an optimum therapy and patient management. The aim of the project is to identify risk factors of OC development and improve their diagnosis. The project includes study of microbiome present in the root canal, genetic association studies focused on patients ́immune profiling and influence of genes envolved in odontogenesis, comparative studies of gene expression profiles in various types of odontogenic cysts, and study of selected molecular pathways in OC pathogenesis in an animal model. Based on the obtained results we will propose a panel of markers for prediction of OC development and differential diagnosis of OC types.

Infekce postihující kořenový kanálek zubu je nejčastější příčinou vzniku apikální periodontitidy (AP). Chronický zánět v periodonciu může vést k rozvoji radikulární cysty (RC), která patří k zánětlivým odontogenním cystám (OC). Další skupinu tvoří OC vývojové, k nimž se mimojiné řadí cysta folikulární (FC) a odontogenní keratocysta (OKC). Pro optimální volbu terapie a manažment pacientů je klasifikace OC, která reflektuje jejich etiopatogenezi a zahrnuje genetické faktory, zásadní. Cílem projektu je determinace rizikových faktorů rozvoje OC a zlepšení jejich diagnostiky. Projekt zahrnuje studii mikrobiomu kořenového kanálku zubu a OC zánětlivého původu, genetické asociační studie se zaměřením na imunitní profil pacientů a geny zapojené do odontogeneze, komparativní studie expresních profilů genů v různých typech OC, a studie vybraných molekulárních drah v patogenezi OC na animálním modelu. Na základě získaných výsledků se pokusíme navrhnout panel markerů pro predikci vzniku OC a jejich diferenciální diagnostiku.

• Klíčová slova
• Genetická predispozice, Genetic predisposition, sequencing, Nanočástice, imunogenetika, nanoparticle, sekvenování, immunogenetics, apical periodontitis, orální mikrobiom, oral microbiome, SHH signalizace, in vivo animální model, odontogenní cysta, apikální periodontitida, SHH signaling, in vivo animal model, odontogenic cyst,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Brain disorders, such as cognitive impairment and depression, are strongest contributors to disability in older adults. We aim to take a life-course perspective and study the role of biological aging on vulnerability to cognitive and affective disorders. In work package 1, we will analyze longitudinal data on cognitive performance and depression from the Czech arm of the study Health, Alcohol and Psychosocial factors In Eastern Europe (HAPIEE; n=8 856 individuals, aged 58 years at baseline in 2002, 53% women). Since recent studies suggest that alterations in the brain, previously believed to occur only in later life, are present already in young adults before they reach their 30th birthday, work package 2 of the current project will invite members of the prenatal birth cohort from European Longitudinal Study of Pregnancy and Childhood (ELSPAC) who took part in its neuroimaging follow-up in 2015 (n=131; age 23-24; 53% women) to a second neuroimaging follow-up (age 28-29) and assess their DNA epigenetic age, biological age, cardiovascular risk factors, cognition, mood and anxiety.

Onemocnění mozku, jako jsou kognitivní poruchy a deprese, jsou nejvýznamnější příčinou zdravotního postižení a pracovní neschopnosti u starších dospělých. Naším cílem je studovat úlohu biologického stárnutí ve zranitelnosti vůči kognitivním a afektivním poruchám z hlediska celoživotní perspektivy. V pracovním balíčku 1 budeme analyzovat longitudinální údaje o kognitivních schopnostech a depresivních příznacích v české části studie HAPIEE (n = 8 856 jedinců ve věku 58 let na začátku studie v roce 2002, 53 % žen). Vzhledem k tomu, že nedávné studie odhalily u lidí mladších 30 let změny na mozku, dříve očekávány pouze ve starším věku, v pracovním balíčku 2 pozveme členy prenatální kohorty z Evropské longitudinální studie těhotenství a dětství (ELSPAC), kteří se v roce 2015 zúčastnili neurozobrazovacího vyšetření (n = 131; věk 23-24 let; 53% žen) na druhé převyšetření (věk 28-29 let). Dále budeme hodnotit jejich DNA epigenetický věk, biologický věk, kardiovaskulární rizikové faktory, kognici, náladu a úzkost.

• Klíčová slova
• biomarkery, biomarkers, duševní zdraví, Mental health, stárnutí, aging, mozek, brain,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

A short-term mortality of patients with acute myocardial infarction (AMI) without cardiogenic shock (CS) and treated with PCI is 5%, mortality of those with CS is 10 times higher. Rapid and effective antiplatelet therapy (acetylsalicylic acid and P2Y12 inhibitor) is of essential importance for an early coronary flow renewal and perfusion of microcirculation, and is as such highly important for patient’s prognosis. Patients with CS are the population with the highest thrombotic risk. CS is an exclusion criterion for participation in randomized studies. Relevant evidence resulting from comparison of antiplatelets in these patients is entirely missing. The project is a randomized study, comparing efficacy of cangrelor and ticagrelor. It is based on an assumption that cangrelor, parenteral and direct-acting P2Y12 inhibitor, has a potential to be an optimal drug for patients with AMI complicated with CS. With regards to hypoperfusion of the splanchnic area, the preferred drug application is the parenteral route while in case of drugs, those not requiring metabolisation, are being preferred.

Krátkodobá mortalita pacientů s akutním infarktem myokardu (AIM), kteří jsou léčeni perkutánní koronární intervencí bez kardiogenního šoku (KŠ) je 5%, mortalita těch s komplikujícím KŠ je desetinásobně vyšší. Rychlá a efektivní kombinovaná protidestičková léčba (kyselina acetylsalicylová a inhibitor P2Y12) má zásadní význam pro časné obnovení průtoku v koronární tepně a perfuzi mikrocirkulace, a tím pro prognózu nemocných. Pacienti s KŠ jsou populací s nejvyšším trombotickým rizikem. Přesto je KŠ vyřazovacím kritériem pro účast v randomizovaných studiích. Relevantní evidence o srovnání efektivity protidestičkových léků u této subpopulace pacientů zcela chybí. Projekt je randomizovanou multicentrickou dvojitě zaslepenou studií srovnávající efektivitu cangreloru a ticagreloru. Vychází z předpokladu, že cangrelor, parenterální a přímý inhibitor P2Y12, má potenciál být optimálním lékem pro pacienty s AIM komplikovaným iniciálně KŠ, kteří podstupují PCI. Vzhledem k hypoperfuzy splanchnika je totiž preferovanou aplikací intravenózní a z léků mají přednost ty, jež nevyžadují metabolizaci.

• Klíčová slova
• prognóza, mortalita, mortality, Outcome, akutní infarkt myokardu, kardiogenní šok, protidestičková léčba, velké kardiovaskulární příhody, cardiogenic shock, antiplatelet therapy, major cardiovascular events, acute myocardial infartion,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Colorectal cancer (CRC) is the second most common cancer in Czech Republic and one of the leading causes of death. Despite recent advances, the recognition of high risk cases in early stages and the identification of the effective drug regimen remain challenging. A key factor limiting our ability to identify accurate prognostic and predictive biomarkers is the intra-tumour heterogeneity (ITH). Hence, there is an immediate need to understand to what extent our current molecular tests are influenced by ITH and whether a targeted tumour sampling would lead to more accurate prognostic and predictive biomarkers. The current proposal aims at studying the clinical implications of ITH by using multi-region tumour sampling. DNA and RNA will be extracted from morphologically distinct tumour regions (e.g. serrated/papillary, invasion front, etc.) and used for the identification of clinically actionable biomarkers. The project has two major directions of investigation. A first one studies the mutation heterogeneity of primaries for tumours with short vs longer progression-free survival in metastatic setting under anti-EGFR first line treatment. The second direction addresses the question of ITH impact on predicting the time-to-relapse for stage II patients not undergoing adjuvant chemotherapy. The use of more uniform regions (from a cell composition perspective) may allow unveiling novel biomarkers that otherwise would be obscured by the dominant cell population from bulk tumour sampling. Also, by anchoring the tumour sampling to clearly identifiable morphological region, these biomarkers would be reproducible across studies, bringing them closer to a clinical application.

Kolorektální karcinom (CRC) je druhou nejčastější rakovinou v České republice a jednou z hlavních příčin úmrtí. Navzdory nedávným pokrokům zůstává časná identifikace pacientů s rizikovými typy nádorů a účinného léčebného režimu i nadále náročná. Klíčovým limitujícím faktorem identifikace přesných prognostických a prediktivních biomarkerů je heterogenita v rámci nádoru / intratumorální heterogenita (ITH). Proto je nutné odhalit, do jaké míry jsou naše současné molekulární testy ovlivněny ITH a zda by cílený odběr určité části tumoru vedl k přesnějším prognostickým a prediktivním biomarkerům. Předložený projekt je zaměřen na studium klinického dopadu ITH prostřednictvím vzorkování nádorů z více oblastí. DNA a RNA budou izolovány z morfologicky odlišných oblastí nádoru (např. serrated / papilární oblast, invazivní fronta atd.) a využity k identifikaci klinicky relevantních biomarkerů. Předložený projekt má dvě hlavní oblasti zkoumání. První je zaměřena na mutační heterogenitu primárních nádorů u pacientů s metastatickým kolorektálním karcinomem léčených v první linii antiEGFR léčbou a to na analýzu pacientů s krátkým vs. dlouhodobým přežitím bez progrese. Druhý směr se zabývá otázkou vlivu ITH na prognózu doby do relapsu u pacientů stádia II, kteří nebyli léčeni adjuvantní chemoterapií. Využití více uniformních oblastí (z pohledu zastoupení buněk) může umožnit odhalení nových biomarkerů, které by jinak byly zastíněny dominantní buněčnou populací v celém objemu nádoru. Standardizace vzorkování kolorektálního karcinomu na jasně identifikovatelnou morfologickou oblast zmožní reprodukovatelnost těchto biomarkerů napříč studiemi a umožní jejich využití v klinické praxi.

• Klíčová slova
• prognóza, prognosis, Kolorektální karcinom, Colorectal cancer, precision medicine, heterogenita, heterogeneity, individualizovaná léčba,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Glioblastoma (GBM) is the most frequent primary brain tumor of astrocytic origin. Despite great advances in molecular pathology and oncology, there is still no clinically applicable ways to classify patients according their prognosis and to overcome GBM resistance to the conventional therapy, respectively. This results in an early tumor recurrence and dismal survival of GBM patients. Biological behavior of GBM is largely linked to the presence of glioblastoma stem cells (GSCs), a cell subpopulation displaying features of pluripotent stem cells among which belongs also the ability to maintain genomic stability constantly disturbed by transposable elements (TEs). Regulation of TEs in stem cells is managed mainly by PIWI-interacting RNAs (piRNAs). Deregulated levels of these small RNAs have been also observed in many cancers including cancer stem cells suggesting their important role in cancerogenesis. Deeper understanding of piRNA roles in GSCs could led to the first step to both development of new therapeutic targets and discovery new prognostic biomarkers in GBM patients.

Glioblastom (GBM) je nejčastěji se vyskytující primární nádor mozku astrocytárního původu. Navzdory pokrokům v oblasti molekulární patologie a onkologie stále neexistují klinicky využitelné přístupy umožňující jednak klasifikovat pacienty dle jejich prognózy, ani překonat rezistenci GBM vůči konvenční terapii. To vede k časným relapsům a krátkému přežívání pacientů s GBM. Biologické chování GBM je dáváno do souvislosti s přítomností glioblastomových kmenových buněk (GSC), subpopulace vyznačující se vlastnostmi pluripotentních kmenových buněk, mezi které patří i schopnost udržovat genomovou stabilitu neustále narušovanou transponovatelnými elementy (TE). U kmenových buněk je regulace TE zprostředkovávána především PIWI-interagujícími RNA (piRNA). Deregulované hladiny těchto krátkých RNA byly pozorovány u mnoha nádorových onemocnění, včetně nádorových kmenových buněk, což naznačuje jejich významnou úlohu v kancerogenezi. Hlubší pochopení role piRNA u GSC by tak mohlo vést jak k vývoji nových terapeutických cílů, tak k objevení nových prognostických biomarkerů u pacientů s GBM.

• Klíčová slova
• prognóza, prognosis, léčba, therapy, glioblastoma, glioblastom, PIWI-interagující RNA, glioblastomové kmenové buňky, PIWI-interacting RNA, glioblastoma stem cells,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Proposed project is focused on the prediction of neurostimulation methods (vagal nerve stimulation, deep brain stimulation) efficacy in patients with epilepsy. Neurostimulation leads to significant seizure reduction in approximately 50% of implanted patient. By now, we are not able to identify patients who can benefit from implantation of neurostimulator pre-operatively. We managed to develop a statistic mode, which is able to predict efficacy of vagal nerve stimulation based on routine pre-implantation EEG. This statistic model predict efficacy of vagal nerve stimulation with high sensitivity and specificity. Proposed project is based on this statistic model, we would like to develop similar model for children with implanted vagal nerve stimulator and for patients with deep brain stimulation. At the same time, we realize the necessity to verify our statistic model on independent external data set, which we supposed to be crucial for the clinical application. The project is focused on the improvement of medical care in patients with drug-resistant epilepsy.

Navrhovaný projekt se zaměřuje na predikci efektu neurostimulačních metod (vagové stimulace, hluboké mozkové stimulace) u pacientů s epilepsií. V současnosti je známo, že neurostimulační metody vedou k významné redukci záchvatů cca u 50% implantovaných pacientů. Dosud však nejsme schopni pacienty, kteří profitují z implantace neurostimulátoru, identifikovat na základě jejich předimplantačních dat. Našemu kolektivu se podařilo vyvinout statistický model, který predikuje efekt vagové stimulace na základě rutinního EEG, které bylo natočeno před implantací. Tento statistický model predikuje efekt vagové stimulace s vysokou sensitivitou a specificitou. Nynější projekt vychází z tohoto statistického modelu, snahou je vytvořit obdobný model pro děti s implantovaný vagovým stimulátorem a pro pacienty s hlubokou mozkovou stimulací. Současně si rovněž uvědomujeme nutnost otestovat statistický model na externích datech, toto testování vnímáme jako zásadní pro jeho klinické využití. Projekt se zaměřuje na zlepšení péče o pacienty s farmakorezistentní epilepsií.

• Klíčová slova
• epilepsie, epilepsy, neurostimulace, Neurostimulation, hluboká mozková stimulace, deep brain stimulation, stimulace vagového nervu, predikce efektu, statistický model, vagal nerve stimulation, efficacy prediction, statistic model,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Glioblastoma multiforme (GBM) is the common malignant brain tumour in adults and despite aggressive treatment it remains virtually incurable with a poor prognosis and median survival of 12 months following resection, radiotherapy and chemotherapy. Therapeutic approaches to GBM immunotherapy have had limited success, principally due to the protected brain barrier and the immunosuppressive tumour microenvironment. New research indicates the possibility of using immune effector cells that effectively destroy malignant GBM cells. Our previous study showed innate gamma-delta (gd) T cells were highly reactive to GBM tumour. The aim of the proposed project is cellular and molecular analyses of gd T cells in patients before and during treatment, including the detailed characterization of their interactions with GBM cells and identification of significant markers within the tumour microenvironment responsible for therapy resistance and relapse of the disease. The current research interests aiming to eliminate residual tumour cells by gd T cells provide a platform for GBM immunotherapy.

Multiformní glioblastom (GBM) je běžný maligní nádor mozku u dospělých a navzdory agresivní léčbě zůstává prakticky nevyléčitelný se špatnou prognózou a mediánem přežití 12 měsíců po resekci, radioterapii a chemoterapii. Terapeutické přístupy k imunoterapii GBM mají omezenou úspěšnost, zejména v důsledku chráněné bariéry mozku a imunosupresivního mikroprostředí nádoru. Nový výzkum naznačuje možnost použití imunitních efektorových buněk, které účinně zničí maligní GBM buňky. Naše předchozí studie ukázala, že vrozené gamma-delta (gd) T buňky byly vysoce reaktivní na nádor GBM. Cílem navrhovaného projektu je buněčná a molekulární analýza gd T buněk u pacientů před a během léčby včetně podrobné charakterizace jejich interakcí s GBM buňkami a identifikace významných markerů v mikroprostředí nádorů, které jsou odpovědné za rezistenci na terapii a relapsu onemocnění. Současné výzkumné záměry zaměřené na odstranění reziduálních nádorových buněk pomocí gd T buněk poskytují platformu pro imunoterapii GBM.

• Klíčová slova
• tumour microenvironment, nádorové mikroprostředí, glioblastoma, glioblastom, Gammadelta T buňky, Gammadelta T cells,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR