Biomedicína pro regionální rozvoj a lidské zdroje BIOMEDREG

Biomedicína pro regionální rozvoj a lidské zdroje BIOMEDREG Marián Hajdúch Ústav molekulární a translační medicíny Lékařská fakulta Univerzity Palackého v Olomouci Fakultní nemocnice Olomouc

BIOMEDICÍNSKÝ A TRANSLAČNÍ VÝZKUM REGIONÁLNÍ POPULACE VĚDEC VĚDCI UNIVERZITA VEŘEJNOST UNIVERZITNÍ NEMOCNICE INDIVIDUALNÍ PACIENT LÉKAŘI A LÉKAŘ ZDRAVOTNÍCI MANAGEMENT MANAGER

BIOMEDICÍNSKÝ A TRANSLAČNÍ VÝZKUM Identifikace potřeb nemocného v klinické praxi (BED) Schopnost provádět kvalitní základní i aplikovaný výzkum (TO BENCH) Validace výsledků výzkumu na klinickém materiálu a v klinických studiích fáze I (BACK TO BED) Ochrana a využití intelektuálního vlastnictví Provádění fáze I-III klinických zkoušek, léčba (BACK TO BED AGAIN) LÉKAŘ VĚDEC PACIENT INDUSTRIÁLNÍ/KOMERČNÍ APLIKACE PRUMYSL LEPŠÍ PŘEŢITÍ & KVALITA ŢIVOTA VEŘEJNOST

Infrastrukturní projekt chemické biologie a translační medicíny (BIOMEDREG) koncentrace, evaluace a rozvoj národní erudice v oblasti chemie, biologie a medicíny Výkony - screening Klinické testy Ústav organické chemie a biochemie AV ČR Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Komunikace a kontakt s partnery Registry Univerzita Palackého v Olomouci Ústav molekulární a translační medicíny Biomarkery Prezentace výsledků Fakultní nemocnice Olomouc Terapeutické standardy Sběr dat pro národní a mezinárodní databáze

BIOMEDREG/ÚMTM výzkumně-vývojová platforma

Jak se budovali vědci před 50 lety (TÚ LF UP) Jak se budujeme dnes Ze soukromé sbírky prof. Koďouska

Výzkumné programy (vedoucí) 1. Molekulární podstata nemocí a molekulární cíle (J. Bártek, M. Petřek) 2. Medicinální chemie (V. Král, J. Hlaváč) 3. Chemická biologie a experimentální terapeutika (M. Hajdúch, P. Džubák) 4. Biomarkery identifikace a validace (Z. Kolář, J. Drábek) 5. Farmakologie a toxikologie (P. Anzenbacher, J. Ulrichová) 6. Translační medicína (J. Ehrman, V. Mihál)

Výzkumný program: Molekulární podstata nemocí a molekulární cíle Prof. MUDr. Jiří Bártek, CSc., dr.h.c; Prof. MUDr. Martin Petřek, PhD. Hlavní cíl: Studium molekulárních a buněčných mechanismů vzniku a progrese nemocí, identifikace nových potenciálních terapeutických cílů. Primární zaměření: nádorová a infekční onemocnění Program přispěje: K objasnění molekulární a buněčné podstaty nádorových a infekčních onemocnění K identifikaci nových cílů pro terapii nádorů a infekcí K optimalizaci monitorování integrity genomu, k detekci vlivu prostředí a terapie na genomovou stabilitu Klíčové body programu: Identifikovat nové geny a signální dráhy zapojené do procesu kontroly a údržby integrity genomu Zavést nové metodické protokoly umožňující vyšetřování a sledování vlivu faktorů prostředí na integritu genomu u člověka Objasnit genetické, proteomické a epigenetické změny ve zdraví a nemoci - identifikace nových molekulárních cílů v patofyziologii rakoviny a infekčních nemocí Přispět k objasnění molekulární podstaty rezistence nebo citlivosti buněk k účinkům radiace, chemoterapie, a biologických léčiv

Výzkumný program: Molekulární podstata nemoci a molekulární cíle Prof. MUDr. Jiří Bártek, CSc., dr.h.c; Prof. MUDr. Martin Petřek, PhD.. Uživatelské skupiny: Výzkumní pracovníci, studenti v oblasti molekulární a buněčné biologie, medicíny, onkologie, partneři projektu BIOMEDREG. Další navazující výzkumné programy projektu jako jsou Chemická biologie a experimentální léčiva, Farmakologie a toxikologie, Biomarkery identifikace a validace, Translační medicína. Univerzity, Akademie Věd, Farmaceutický a biotechnologický průmysl Klíčové metodické přístupy: Buněčná a molekulární biologie, biochemie, imunochemie, vysoce propustný a vysoce kapacitní genomový screening. Genomika, proteomika, Bioinformatika Obrazová analýza dynamických procesů v živých buňkách

Tumour suppressors in DNA damage checkpoint signalling DSB Mediators P P P P Mdc1 BRCA1 Claspin 53BP1 +MRN P H2AX P ATM ATR +ATRIP Tumour suppressors P Mdm2 p53 P P P p53 p21 Chk2 P Chk1 CDC25s P P P P Nbs1 Mre11 Rad50 (MRN) Protooncogenes PX delayed; sustained (senescence) Cell cycle impact: STOP STOP CDKs Cyclins G1-S intra-s G2-M STOP STOP STOP rapid; transient STOP P Smc1 G1-S intra-s G2-M Cell death substrates: p53, E2F1, cabl, BID,..

Readout & workflow of the sirna screen U-2-OS cells Increased Candidates for 53BP1 assembly line Normal Decreased 3 days 53BP1 bodies 53BP1 53BP1 High-content microscopy Doil et al., Cell, Feb.6, 2009

Laser micro-irradiation screening UV-A laser GFP-tagged protein Laser path nucleus

Smc1(S 957-P ) Chk1(S 317-P ) 53BP1 DNA-PK RPA Laser micro-irradiation used for basic characterization of proteins (spatial map of nuclear sub-compartments) Processed DNA double strand breaks (DSBs) RPA, ATRIP, ATR, Rad51, Rad52, FancD2, BRCA2, Rad9, Rad17, TopBP1, Nbs1, Mre11, Rad50 DSB-flanking chromatin Mdc1, 53BP1, ATM, Mre11, Nbs1, BRCA1 Messengers (focal lesion nucleus) Chk1, Chk2, Kap1, + Claspin, Local modifications without recruitment Histones, Smc1/Smc3 cohesin g-h2ax Merge Bekker-Jensen et al., J. Cell Biol., 2005 & 2006 Ziv et al., Nature Cell Biol. July, 2006 (Kap-1)

Výzkumný program: Medicinální chemie Prof. RNDr. Vladimír Král, DrSc, Doc. RNDr. Jan Hlaváč, PhD. Hlavní cíl: Syntéza a modifikace biologicky aktivních sloučenin Primární zaměření: nádorová a infekční onemocnění Program medicinální chemie přispěje: Ke zvýšení efektivity ve vývoji strukturně nových terapeutik K nalezení sloučenin a přírodních extraktů účinných na nové molekulární cíle Ke zvýšení selektivity stávajících či nových účinných látek Ke získání biodostupných formulací vhodných pro klinické testování Program bude shromažďovat a analyzovat : Informace o vztahu struktury a biologické aktivity, které budou prováděny na základě testování chemických knihoven v součinnosti s predikcí za pomoci molekulárního modelování) Informace o biologických parametrech základních struktur a jejich analog ve vztahu k účinnosti, toxicitě, farmakokinetice, farmakodynamice ) Informace o možnosti modifikace aktivních sloučenin se zaměřením na zvýšení biodostupnosti, selektivity, vývoj drug delivery systémů a určování molekulárních cílů)

Výzkumný program: Medicinální chemie Prof. RNDr. Vladimír Král, DrSc, Doc. RNDr. Jan Hlaváč, PhD. Uživatelské skupiny: Výzkumní pracovníci a studenti v oboru chemie, biochemie a molekulární biologie Farmaceutický průmysl informace o nových potenciálních léčivech informace o nových molekulárních cílech informace o nových drug-delivery systémech Partnery programu jsou - Ústav organické chemie a biochemie AVČR Praha - Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Klíčové metodické přístupy: Organická syntéza, syntéza na pevné fázi, kombinatoriální chemie Predikce účinných struktur, design chemických knihoven Aplikace fyzikálních metod vedoucích k novým polymerním nosičům

Current joined projects (IOCB/UPOL/ICT) MDP analogues immunomodulatory molecules, vaccine adjuvants, anticancer agents Metalocarboranes antiviral, antibacterial and anticancer properties Nucleotide and nucleoside analogues anticancer and antiviral activities Terpenoid compounds antiviral, immunomodulatory and anticancer activities Antimicrobial peptides Targeted biological therapies transport systems New biomarkers new diagnostic tools (modified DNA stains and nucleotides) Chinolone derivatives tumor specific pyruvat kinase modulators

Výzkumný program: Medicinální chemie Prof. RNDr. Vladimír Král, DrSc, Doc. RNDr. Jan Hlaváč, PhD. Boronové klastry: Boronová neutronová záchytová terapie (BNCT) Modulace enzymové aktivity (aktivátory / inhibitory) HIV-1 proteáza proteinkináza C synthetáza oxidu dusnatého (NOS) Kontrastní látky Magnetická rezonance (MRI) Pozitronová emisní tomografie (PET)

Výzkumný program: Medicinální chemie Prof. RNDr. Vladimír Král, DrSc, Doc. RNDr. Jan Hlaváč, PhD. Boronové klastry biodostupnost Omezená biodostupnost (podíl podaného léčiva, které se dostane až k cílovému aktivnímu místu) komplikace pro farmaceutické využití Příčina vysoká hydrofobicita, nízká rozpustnost a spontánní agregace ve vodném prostředí, omezený prostup agregátů membránami Řešení byl nalezen univerzální excipient (nosič) schopný významně zvýšit rozpustnost a zcela potlačit agregaci ve vodném prostředí Rak, J.; Tkadlecová, M.; Cígler, P.; Král, V. Chem. Listy 2008, 102, 209-212. Rak, J.; Kaplánek, R.; Král,V. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 1045 1048. Rak, J.; Jakubek, M.; Kaplánek, R.; Matějíček, P.; Král, V. (v recenzním řízení)

Výzkumný program: Medicinální chemie Prof. RNDr. Vladimír Král, DrSc, Doc. RNDr. Jan Hlaváč, PhD. Boronové klastry inhibice HIV-1 proteázy: HIV-1 proteáza enzym zodpovědný za replikaci viru způsobující selhání imunitního systému (AIDS) Inhibice současnými virostatiky málo účinná, tvorba rezistence viru vůči lékům Připraveny nové účinné inhibitory HIV-1 proteázy Cígler P. et al. Proc. Nat. Acad. Sci. 2005, 102, 15394-15399. Matějíček P. et al. Langmuir 2006, 22, 575-581. Cígler P. et al J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4539-4546. Cígler P. et al. Biointerfaces 2008, 64, 145-149. Kožíšek M. et al J. Med. Chem. 2008, 51, 4839-4843. Řezáčová P. et al J. Med. Chem. 2009, 52, 7132 7141. Patenty: WO 2005073240, 2005, 70 p.; CZ 295245, 2004, 26 p.; CZ Patent Application PV 2005-27, 2005.

Výzkumný program: Chemická biologie a experimentální léčiva Doc. MUDr. Marián Hajdúch, PhD., MUDr. Petr Džubák, PhD. Hlavní cíl: vybudovat v rámci projektu BIOMEDREG národní platformu pro chemickou biologii a design léčiv. Urychlit identifikaci biologicky aktivních molekul. Primární zaměření: nádorová a infekční onemocnění Program přispěje: k identifikaci nových molekul se zajímavými biologickými účinky v oblasti nádorových a infekčních onemocnění k identifikaci nových cílů pro terapii nádorů a infekcí k optimalizaci terapie nádorových a infekčních onemocnění Klíčové body programu: Vybudovat a spravovat chemickou knihovnu, která bude obsahovat široké spektrum malých molekul (až 400 000 různých chemických molekul), včetně unikátních molekul vyvíjených partnery projektu. Zavést robotické, vysoce propustné testování různých biologických aktivit malých molekul na buněčných a/nebo nebuněčných systémech. BL2/BL3 Vývoj a optimalizace účinku potenciálních léčiv

Výzkumný program: Chemická biologie a experimentální léčiva Doc. MUDr. Marián Hajdúch, PhD., MUDr. Petr Džubák, PhD. Klíčové metodické přístupy: Buněčná biologie, biochemie, vysoce propustný a vysoce kapacitní screening biologických aktivit, robotizace. Genomika, proteomika, metabolomika, bioanalytika Bioinformatika, biostatistika Instrumentace Reagencie/buňky Bioinformatika Testy buněčné/biochemické Robotizace Informatika/databáze Aplikační software

Betulinic acid derivatives Chemistry: Dr. Sarek, Faculty of Sciences, UP Anticancer Antibicrobial Antiinflammatory Aniviral (HIV maturation inhibitors)

Bee venom antimicrobial peptides (PI: Dr. Cerovsky, IOCHB) Peptide sequence NMR based structure

Bee venom antimicrobial peptides (PI: Dr. Cerovsky, IOCHB) Antimicrobial activity (bactericidal) development as a topical antibiotics Sample code Enterococcus faecalis CCM 4224 Staphylococcus aureus CCM 3953 Escherichia coli CCM 3954 Minimal inhhibitory concentration (µmol/l) Pseudomonas aeruginosa CCM 3955 Staphylococcus aureus 4591 methicillin resistant Staphylococcus haemolyticus 16568 fluoroquinolone resistant Escherichia coli 16702 fluoroquinolone resistant Pseudomonas aeruginosa 16575 fluoroquinolone resistant LL 8/12 11,4 14,5 0,83 0,61 7,5 0,58 0,62 1,17 Hemolytic activity >200 µmol/l Human fibroblast cytotoxicity >100 µmol/l Solubility in water based formulations >5mM Without skin and eye toxicity High stability, apyrogenic

Polymeric anticancer drugs and diagnostics (PI: Prof. Ulbrich, IMCH AS CR) Polymeric anticancer doxorubicin IN VIVO efficacy (P388D1 leukemia model) drug drug

Polymeric anticancer drugs and diagnostics (PI: Prof. Ulbrich, IMCH AS CR) Polymeric Gd MRI contrast agent blood pool

Buněčná biologie - Příprava stabilních transfektantů s využitím fůzních genů Inhibice proteazomu U2OS ubikvitin GFP kontrola 160 nm bortezomib 3 h Vnesení plazmidu nesoucího gen pro GFP spolu s dalším vybraným genem Umožňuje sledovat vybraný protein v místě a čase Možnosti hodnocení translokace, degradace, nebo proteolytické aktivace fůzních genů. Je možné hodnotit fenotyp buněk. Např. v průběhu apoptózy dochází k charakteristickým změnám morfologie buňky. Je možné připravit modely pro studium mechanismu účinku biologicky aktivních látek.

Modely pro studium mechanismu účinku biologicky aktivních látek v buněčných systémech U2OS 53BP1 GFP kontrola U2OS alfa-tubulin GFP/ aktin RFP kontrola 1 um daunorubicin 9 h 5xIC50 taxol 9 h Signalizace poškození DNA Stabilizace mikrotubulů

Modely pro studium mechanismu účinku biologicky aktivních látek v buněčných systémech. CEM Casper3-RG Hodnocení aktivace apoptózy v reálném čase Systém využívá hodnocení aktivity kaspázy 3 v buňkách v reálném čase Systém využívá princip FRET, kdy Tag GFP je spojený s tag RFP pomocí linkeru obsahujícího peptický DEVD motiv, který je specificky štěpený kaspázou 3. Po rozštěpení peptidu a vzdálení GFP- RFP dochází k zániku přenosu fotonu na RFP a poklesu emise v červeném spektru. Excitační a emisní spektra Casper3-RG (Evrogen) Mgr. Ivo Frydrych, Ph.D. Mgr. Jiří Řehulka

Buněčná biologie - Mgr. Petr Konečný Testování chemických látek s potenciálními účinky na regulaci buněčného cyklu (triterpeny, chinolony, karborány a další) buněčný cyklus, monitorování DNA a RNA syntézy G2/M blok

Afinitní purifikace cílů protinádorových léčiv a jejich identifikace technologií LC-MS/MS Mgr. Gabriela Rylová Identifikace cílů potenciálních protinádorových léčiv Kultivace buněk, příprava lyzátů, afinitní purifikace biotinylového léčiva na magnetické kuličky Dynabeads a navázání specifických proteinů Separace navázaných proteinů na 1D SDS- PAGE, hmotnostně spektrometrická analýza (MALDI TOF/TOF, iontová past) Validace identifikovaných cílů: western blot, transfekce, in vitro transkripce, in vitro translace, biochemické testy

Proteomika Mgr. Dušan Holub, Mgr. Tomáš Ozdian Komplexní proteomické profilování účinků protinádorových léčiv, identifikace proteinů, validace a kvantifikace biomarkerů, MRM, absolutní a relativní kvantifikace peptidů. LC-MS/MS MRM LC-MALDI

Komplexní proteomické profilování protinádorových léčiv. Porovnání proteomických profilů 27 v klinické praxi používaných léčiv Zavedení a využití metabolického značení těžkými aminokyselinami Arg, Lys Relativní kvantifikace peptidů Validace diferenčních změn pomocí western blotu a MRM SILAC značení - rozdíl 6 Da identických peptidických párů relativní kvantifikace proteinů

Analýza účinku látek in vivo 5500 5000 4500 4000 Tumor volumes PNH-192 100 mg/kg * * * Vehicle PNH-192 100 mg/kg 3500 3000 2500 2000 1500 * * MVDr. Dalibor Doležal Jiří Večerka 1000 500 Mat-Ly-Lu/GFP D10 0 Days from 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 administration * * * * * * Treatment 4T1/Luc D0 4T1/Luc D14

Analýza účinku látek in vivo

Hlavní cíl: hledání a potvrzování molekulárních biologických indikátorů diagnózy, prognózy a predikce Primární zaměření: nádorová onemocnění, převážně kolorektální karcinomy nemalobuněčné karcinomy plic, gliomy Program přispěje ke: Výzkumný program: Identifikace a validace biomarkerů Prof. MUDr. Zdeněk Kolář, PhD., doc. Mgr. Jiří Drábek, PhD. včasnému rozpoznání nádorů a jejich prekancerozních stadií méně invazivnímu screeningu nádorů zvýšení efektivity v podávání cílených léčiv jednotlivým pacientům (medicína šitá na míru) Program bude shromažďovat a analyzovat: buněčné linie a pacientské vzorky (buňky, krev, plazmu, biopsie, DNA, RNA) klinické informace (data obsažená v nemocničním informačním systému, v lékařských záznamech, patologických zprávách, laboratorních hodnotách, systémech klinického testování a v dotaznících účastníků klinických studií) biomolekulární informace (na signální dráhy napojená genomická, transkriptomická, proteomická a metabolomická data )

Výzkumný program: Identifikace a validace biomarkerů Prof. MUDr. Zdeněk Kolář, MD., PhD., doc. Mgr. Jiří Drábek, PhD. Uživatelské skupiny: Výzkumní pracovníci, studenti a lékaři Další výzkumné skupiny IMTM (Farmakologie a toxikologie, Translační medicína) Rozhodujícím partnerem programu je Fakultní nemocnice Olomouc Farmaceutický a biotechnologický průmysl nové informace o indikátorech nádorů lepší terapeutické zacílení nových léků a chemopreventivních látek pro jednotlivé pacienty Klíčové metodické přístupy: Biobanking, knockout, knockdown, genomika, transkriptomika, proteomika, metabolomika bioinformatika, biostatistika

Klonální zastoupení genu Her-2/neu u ca prsu Soňa Mlčochová RNDr.Božena Braunerová Mgr.Vladimíra Koudeláková RNDr.Radek Trojanec, Ph.D. Specifické cíle projektu: objasnit význam klonálního zastoupení počtu kopií Her-2/neu ve vzorku pro odpověď na Herceptin CEP 17 Her-2/neu

Stanovení prediktivních a prognostických markerů u triple-negativního ca prsu metodou FISH MUDr.Kateřina Bouchalová, Ph.D. MUDr.Magdaléna Čížková RNDr.Radek Trojanec, Ph.D. Specifické cíle projektu: popsat prediktivní a prognostický význam genů TOP2A, EGFR, TP53 a C-MYC u ca prsu s negativními hormonálními receptory a fyziologickým statusem Her-2/neu CEP 17 Her-2/neu

Vyšetření translokace genu ALK u pacientů s karcinomem plic metodou FISH Soňa Mlčochová Mgr.Vladimíra Koudeláková Mgr.Magdaléna Megová RNDr.Radek Trojanec, Ph.D. Vyuţití: Translokace genu ALK u pacientů s nemalobuněčným karcinomem plic predikuje dobrou odezvu na léčbu inhibitory této kinázy (Crizotinib). Fyziologický stav genu ALK Translokace genu ALK

Studium genetických změn metodou Array CGH Mgr.Vladimíra Koudeláková Mgr.Magdaléna Megová Genome-wide Human SNP6.0 možnosti detekce balancovaných cytogenetických změn (amplifikace, duplikace, delece), ztráty heterozygosity, uniparentálních dizomií Využití: studium komplexních cytogenetických změn u nádorů hledání nových prediktivněprognostických markerů studium genetických změn u nádorů po léčbě cytostatiky

Signální transdukce proteinu Egfr1 Doc. Mgr. Jiří Drábek, PhD. Mutace tyrozinkinázové domény EGFR1 Nemalobuněčný plicní karcinom (NSCLC), (parafinový řez, hematoxylin-eosin) Struktura EGFR1 proteinu Mgr. Sylvia Wieczek. Mgr. Jana Stránská, PhD.

Sequence capture a celogenomové sekvenování Doc. Mgr. Jiří Drábek, PhD. Mgr. Petr Vojta Technika sequence capture selektivní vychytávání DNA kontinuálních i diskontinuálních regionů o velikosti cca 30 MB pomocí hybridizačních technik.

Projekty RNA expresního profilování Detekce minimální reziduální choroby (MRD) u pacientů se solidními nádory (karcinom tlustého střeva, slinivky břišní, plic, prsu) Expresní profilování nádorů (karcinom konečníku, jícnu, leukémie) Mgr. Andrea Benedíková MUDr. Josef Srovnal, PhD.

Detekce MRD - metodiky Transport - vzorky SK nebo KD (V=10, resp. 5ml) transportované v EDTA, Pax Gene zkumavkách, vzorky tkáně v RNA Later (stabilizace RNA, inhibice RNáz) Izolace RNA - izolovaná z cca 11 miliónů jaderných buněk krve nebo dřeně a z 20-40mg tkáně metodou dle Chomczynského (Tri-reagent, MRC) Transkripce 3 µg RNA/30 µl reakční směsi s použitím random primerů, H minus M-MuLV reverzní transkriptázy (Fermentas) Real time RT-PCR reakční směs (25 µl) obsahuje specifické primery, TaqMan sondu, 100 ng cdna. Kvantifikace dle standardizační křivky (standardy-plazmidová DNA)

Disease free survival (DFS) dle pozitivity CEA a CK20 mrna v periferní krvi

Expresní profilování nádorů Technologie microarrays platforma Affymetix high-density oligonucleotide arrays photolitography 28 869 genes 26 probes per gene (25mer) 764 855 probes Many controls

Možnosti microrrays platforma Affymetrix Analýzy: Gene arrays mirna arrays SNP Cytogenetic arrays Exon arrays Tilling arrays

Scanning

Klinické aplikace DNA microarrays 1. Screening potencionálních molekul Nové terapeutické cíle Nové prediktivní a prognostické markery 2. Analýza buněčných pochodů Změny genové exprese v závislosti na exp. podmínkách či terapii Identifikace molekulárních drah 3. Klasifikace Nové molekulární subtypy Prospektivní identifikace pacientů např. good respondérů

Biomarkers of drug resistance to Aurora kinases inhibitors Newly discovered Serine/Threonine kinases : Regulates Mitosis Aurora A- Centrosome maturation, spindle assembly Aurora B - Chromosomal segregation & Cytokinesis Abnormal activity Aneuploidy and Transformation Considered as Oncogenes ( Kollareddy et al, 2008) Madhusudhan Kollarredy

Genomic and transcriptional alterations in cell lines resistant to AKIs Validation of biomarkers on CYC116 in vitro chemosensitive or chemoresistant patient samples NRP1 MID1 sensitive resistant LCN2 SERINC2 ANXA10 PRKACB p<0,045 p<0,025 Ker-13 Ker-7 p<0,005 KLK5 MMP1 HOXB5 SEMA3A PLK3 BCL-XL CD55 EHF p<0,03 NCAM1 TFPI TSPAN1 ARHGAP29 A4GALT TBX3 PPAP2B TNFAIP3 p<0,03 GJC1 CYP1A1 CYP24A1-2,0-1,5-1,0-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

Collaboration with S. Surinova and Rudi Aebershold, ETH Zurrich Phased biomarker development pipeline in colorectal cancer

Collaboration with S. Surinova and Rudi Aebershold, ETH Zurrich Phased biomarker development pipeline

Collaboration with S. Surinova and Rudi Aebershold, ETH Zurrich Phased biomarker development pipeline

Collaboration with S. Surinova and Rudi Aebershold, ETH Zurrich Phased biomarker development pipeline

Collaboration with S. Surinova and Rudi Aebershold, ETH Zurrich Phased biomarker development pipeline

Výzkumný program: Experimentální farmakologie a toxikologie látek s biologickou účinností Prof. RNDr. Pavel Anzenbacher, DrSc., Prof. RNDr. Jitka Ulrichová, CSc. Hlavní cíl: Získání znalostí o vlastnostech účinných látek s cílem ověřit jejich použitelnost jako perspektivních léčiv Primární zaměření: farmakokinetika, farmakodynamika a chemoprotektivní účinky, farmakogenetika, buněčná toxicita Program přispěje k výběru látek, které budou mít reálnou šanci uspět jako potenciální léčiva či chemoprotektiva v důsledku: příznivé biodistribuce v organismu specifické interakce s cílovou tkání zaměření na jedince odpovídající na podání dané látky omezení nebo zamezení nežádoucím a toxickým účinkům umožní personalizaci medicíny Práce na tomto programu se soustředí na následující okruhy: Osud látky v organismu na molekulární úrovni Interakce látky s receptorovými strukturami, molekulární cíle Genetická predispozice organismu Toxicita látek na buněčné úrovni, minimalizace potenciálních lékových interakcí

Výzkumný program: Experimentální farmakologie a toxikologie látek s biologickou účinností Prof. RNDr. Pavel Anzenbacher, DrSc., Prof. RNDr. Jitka Ulrichová, CSc. Chemoprotektivní účinky, molekulární mechanismy a verifikace Vliv elektromagnetického záření na biol. systémy, fotodynamické vlastnosti molekul Uživatelské skupiny: Výzkumní pracovníci, studenti a lékaři Farmaceutický a biotechnologický průmysl Klíčové metodické přístupy: biochemická farmakologie, enzymologie, bioanalytika primární buněčné kultury v dynamickém uspořádání Quasi in vivo farmakokinetické experimenty in vivo na modelových organismech biospektroskopie, studium interakcí biol. makromolekul metody molekulární biologie (studium exprese proteinů), buněčné biologie bioinformatika, biostatistika

Modelový systém lidských jaterních mikrosomálních cytochromů P450 Mgr. Vlastimil Mašek, PhD. Prof. RNDr. Pavel Anzenbacher, DrSc. Mikrosomální frakce - ultracentrifugací jaterního homogenátu Použití specifického substrátu pro stanovení aktivit nejdůležitějších forem CYP Screening inhibičních vlastností fluorescenční nebo luminiscenční detekce; přesné stanovení pomocí HPLC CYP450 Detection Tested CYP activity 1A2 fluorescence 7-ethoxyresorufin O-deethylation HPLC 7-ethoxyresorufin O-deethylation 2A6 fluorescence coumarin 7-hydroxylation HPLC coumarin 7-hydroxylation 2B6 fluorescence 7-ethoxy-4-(trifluoromethyl) coumarin HPLC O-deethylation 7-ethoxy-4-(trifluoromethyl) coumarin O-deethylation 2C8 luminescence luciferin-6 methyl ether demethylation (P450-Glo substrate) 2C9 HPLC diclofenac 4 -hydroxylation luminescence 6 -deoxyluciferin hydroxylation (P450-Glo substrate) 2C19 HPLC (S)-mephenytoin 4 -hydroxylation luminescence 6 -deoxyluciferin hydroxylation (P450-Glo substrate) 2D6 HPLC bufuralol 1 -hydroxylation luminescence 6 -deoxyluciferin hydroxylation (P450-Glo substrate) 2E1 HPLC --- chlorzoxazone 6-hydroxylation 3A4 HPLC testosterone 6β-hydroxylation luminescence luciferin-6 benzyl ether debenzylation (P450-Glo substrate)

Výsledky - přehled % 100 75 50 Pokles aktivit CYP pro 1µM "inhibitor" GB 18 GB 153 GB 105 GB 113 GB 120 GB 153 GB 18 25 GB 186 GB 187 0 1A2 2A6 2B6 2C8 2C9 2C19 3A4 2D6 CYP form GB 195 GB 225 GB 48 100 Pokles aktivit CYP pro 10µM "inhibitor" GB105, GB120, GB153, GB18, GB225 GB 105 GB 113 % 75 50 25 GB 120 GB 153 GB 18 GB 186 GB 187 0 1A2 2A6 2B6 2C8 2C9 2C19 3A4 2D6 CYP form GB 113 GB 186 GB 195 GB 225 GB 48

Výzkumný program: Translační medicína Prof. MUDr. Vladimír Mihál, PhD., Prof. MUDr. Jiří Ehrmann, PhD. Hlavní cíl: zaměřovat výzkumné aktivity projektu BIOMEDREG na klinicky relevantní témata a problémy. Primární zaměření: nádorová a infekční onemocnění Program translační medicíny přispěje: ke včasnému rozpoznání nádorů a dalších chorob zvýší efektivitu ve vývoji léků zvýší účinnost léků umožní personalizaci medicíny. Program bude shromažďovat a analyzovat : klinické informace (data obsažená v nemocničním informačním systému, v lékařských záznamech, patologických zprávách, laboratorních hodnotách, systémech klinického testování a v dotaznících účastníků klinických studií) biomolekulární informace (genomická, proteomická a další vysoce-kapacitní molekulární a buněčná výzkumná data)

Výzkumný program: Translační medicína Prof. MUDr. Vladimír Mihál, PhD., Prof. MUDr. Jiří Ehrmann, PhD. Uživatelské skupiny: Výzkumní pracovníci, studenti a lékaři Rozhodujícím partnerem programu je Fakultní nemocnice Olomouc Farmaceutický a biotechnologický průmysl nové informace o patofyziologii široce rozšířených lidských nemocí lepší terapeutické zacílení nových léků a chemopreventivních látek na molekulární úrovni Klíčové metodické přístupy: genomika, proteomika, metabolomika, bioanalytika validační klinické studie, proof-of-concept klinické studie bioinformatika, biostatistika

Clinical efficacy of Protaxel therapy in ovarian carcinoma patient Phase I trial Biophysica Fnd. and Interpharma Praha, a.s. before treatment after 3 cycles after 5 cycles CA-125: 1400 640 106 ng/ml

AA/DHA ratio DHA (nmol/µg of protein) AA (nmol/µg of protein) A 80 70 60 50 40 30 20 10 * * Fenretinide in Cystic Fibrosis P.I.: Prof. Radzioch, McGill University CFU in lungs (10 y ) 1e+8 1e+7 1e+6 1e+5 1e+4 CTRL * FEN 0 WT CF WT-FEN CF-FEN 1e+3 B 15 10 * * * * A. Lung 1e+2 WT Cftr-KO WT Cftr-KO 29.8-FOLD 8.8-FOLD B. Plasma 5 12 WT Cftr-KO 12 WT Cftr-KO 10 10 0 WT CF WT-FEN CF-FEN 8 8 C 1000 * * 6 6 100 4 4 2 2 10 n= 11 n= 12 n= 19 n= 13 n= 18 n= 19 n= 19 n= 13 1 WT CF WT-FEN CF-FEN CTRL FEN 2.2-FOLD CTRL FEN 7.1-FOLD CTRL FEN 1.7-FOLD CTRL FEN 5.3-FOLD Gibault et al. AJRCMB 2009, Wojewodka et al. AJRCMB2009 Fenretinide for colonized CF patients FDA approval for orphan drug status and clinical trial in 2010

Buněčná biologie a testování protinádorových léčiv, biomarkery, projekty navázané na klinické studie Měření buněčného cyklu (ploidity) na pacientském nádorovém materiálu prognostický význam u ca endometria Sortování buněk pro účely klonování a selekci specifických buněčných populací za účelem analýzy proteinů, RNA, DNA. FACSAria II SORP

Molekulární podstata odpovědi na kortikoidy u akutní lymfatické leukemie u dětí Cíle projektu: Stanovení chemosensitivity leukemických buněk in vitro na PRED, DEX a PRED+DEX v kombinaci. Analýza profilů genové exprese v lymfoblastech 0. a 8. den (před/po PRED předfázi léčby) pomocí technologie DNA mikročipů. Využití sortované čisté populace nádorových buněk k identifikaci biomarkerů senzitivity/rezistence na terapii PRED/DEX. Identifikace prediktivních faktorů odpovídajících za specifickou chemorezistenci s cílem individualizovat terapii pacientů s dětskou ALL. MUDr. Michaela Špenerová

Uniqueness of the Czech National Cancer Registry the Czech National Cancer Registry (CNCR) contains almost 1.5 mil. records on cancer patients since 1976 population-based data, covering 100% of the Czech population double control of mortality data: records are independently verified against Death Records Database mortality coding according to WHO nomenclature all cancer diagnoses included www.svod.cz

Web portal on cancer epidemiology: on-line accessible information + educational tool About project News Epidemiological analyses Publications, reports Software SVOD Analytic tools tutorial http://www.svod.cz Incidence and mortality Time trends Regional overview Age analyses Clinical stages Epidemiological analyses International data Comparative standards Comprehensive overview

Mgr. Lenka Radová Ph.D. Bc. Dana Cahová Ing. Rolf Čábelka Mgr. Bc. Libor Ličman Tomáš Novotný DiS

Vývoj SW CytoRezist Mgr. Bc. Libor Ličman CytoRezist Vyhodnocení MTT testu Hledání a prohlížení výsledků IC50 Interpolace křivky přes four parameter logistic interpolation (implementováno pomocí Thomas Flanagan's Java Scientific Library)

Data mining a analýza chemických Data mining SQL Data miningový SW KNIME Clustering Decision Tree Atd. dat Mgr. Bc. Libor Ličman

Analýza klinických dat Bc. Dana Cahová Mgr. Lenka Radová, Ph.D. -Analýza dat z rutinních a speciálních vyšetření, dat z nemocničního registru, klinických dat (např. analýzy přežití) -hledání vztahů, vazeb a odlišností mezi jednotlivými naměřenými údaji 14 12 DFS 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 HR=2.7 95%Сl (1.44 ; 10.67) 0.0 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 Time (months) p<0.03 negative positive scd200 in systemic blood at surgery 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 scd200 in portal blood

Analýza microarrays Mgr. Lenka Radová, Ph.D. Analýza dat z DNA mikročipů platformy Affymetrix (expresní, exonové, SNP čipy) -hledání významně odlišných genů ve vztahu k typu léčby, odpovědi na léčbu a dalším parametrům -Analýza lidských a myších microarrays

Analýza genomických dat Mgr. Lenka Radová, Ph.D. -analýza mnohorozměrných dat (metody PCA, hierarchické klastrování, faktorová analýza, ) -hledání vzájemných podobností a odlišností účinků protinádorových léčiv -Experimenty ve spolupráci s AV ČR

Vizualizace genomických dat pomocí např. circos plots (zobrazení nejvýznamnějších genů v experimentu) Návrh porovnávacích kriterií pro různé typy čipů od společnosti Affimetrix. Začlenění zobrazení grafu do SW balíku R. Upgrade balíku s doplněnými možnostmi interakce. Vizualizace Ing. Rolf Čábelka

Klastr MedChemBio - www.medchembio.cz ČLENOVÉ LSC (ICT) IOCB SciTech Eurotex STAR Czech Konárovice (Biotest, s.r.o.) Opava MD-Pharm Farmak UPOL Olchemim CRF BioApex Intellmed Olomouc Česká republika Akademická pracoviště : Univerzita Palackého v Olomouci Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, Praha Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Malé a středně velké společnosti : Quinta Analytika, s.r.o., Praha LSC, s.r.o., Praha STAR Czech s.r.o., Praha Olchemim, s.r.o., Olomouc MD-Pharm, s.r.o., Opava Sci-tech, s.r.o., Praha ITA-intertact, s.r.o., Olomouc Intellmed s.r.o., Olomouc Farmak, a.s., Olomouc Circle Line Associates, s.r.o., Praha BioApex, s.r.o., Olomouc BioPatterns, s.r.o., Olomouc (Biotest, s.r.o., Konárovice) Další ČSCH, Praha ČSBMB, Praha Nadace pro výzkum rakoviny Olomouc

Velká národní infrastruktura EATRIS-CZ Cestovní mapa velkých infrastruktur EATRIS-CZ nádorové centrum Biologická léčiva, malé molekuly, biomarkery EATRIS-CZ Koordinace a podpora uživatelský vstup EATRIS-CZ neuro-centrum ATMP, biologická léčiva, značky pro zobrazovací metody EATRIS-CZ infekční centrum Malé molekuly, biomarkery

EATRIS/EATRIS-CZ: Relationship to other large infrastructures and Collaborative Opportunities BBMRI interface: tissue and bio-banks, expertise in human and animal (model) pathology, quality standards, policies, patient data banks, disease-specific data banks; ECRIN interface: transfer of projects that successfully passed clinical phase 0, I and IIa studies to progress with late phase II and beyond; use of ECRIN where multi-centre studies are needed even for early phase clinical trials; exchange observations from the clinic back to scientists (reverse translation), expertise in regulatory affairs, common training courses; INFRAFRONTIER interface: consultation in choosing the right animal model for preclinical studies, characterisation of novel and disease-specific (mouse) models; archiving of such; quality standards and regulatory standards (animal husbandry, animal studies, etc.), training courses; INSTRUCT interface: service in /access to specialty infrastructure components in structural biology, e.g. in small molecule characterization, elaboration of a biological mechanism of action; EU-Openscreen interface: collaborative use of technology and interdisciplinary expertise for small molecule discovery and development, access to large compound libraries or chemoinformatics, databases; EuroBioImaging interface: collaboration on nonstandard/sophisticated problems in biomolecular or biomedical imaging, training possibilities; CEITEC INSTRUCT ICRC ECRIN RECAMO BBMR BRNO BIOMEDREG EATRIS OLOMOUC

Ztraceni v translačním výzkumu

Poděkování vedení UP, LF UP, PřF UP partnerům projektu FNO, ÚOCHB AV ČR a VŠCHT Řídícímu orgánu a jeho zaměstnancům národní i regionální politické reprezentaci učitelům, rodinám, studentům, pacientům kolegům, spolupracovníkům a všem, který svým dílem nebo nadšením přispívají k realizaci našich projektů