A miRNS-ek szerepének vizsgálata a glioblastoma diagnosztikájában és a tumorprogresszió meghatározásában

Examining the role of miRNAs in the diagnosis of glioblastoma and the determination of tumor progression

Géczi, Dóra Anikó

Hádáné Birkó, Zsuzsanna

Molekuláris sejt- és immunbiológia doktori iskola

Általános Orvostudományi Kar

Általános Orvostudományi Kar::Humángenetikai Tanszék

2025-11-11T07:16:00Z

2025-11-11T07:16:00Z

2025

2025-12-08

miRNS, glioblastoma, NGS, NanoString, biomarker, folyadék biopszia

miRNA, glioblastoma, NGS, NanoString, biomarker, liquid biopsy

Elméleti orvostudományok

Orvostudományok

A központi idegrendszert érintő daganatok igen jól ismert képviselője az astrocyta eredetű glioblastoma multiforme (GBM), amely egyben a leggyakoribb és legnehezebben kezelhető primer agytumor. Átlagos túlélési ideje megközelítőleg 15 hónap, míg az 5 éves túlélési aránya mindössze 4-5%. A betegség terápiás kihívásai a daganat nagyfokú heterogenitásából, infiltrációs képességéből, valamint fokozott recidíva hajlamából adódnak, melyek miatt esszenciális fontosságú kialakulásának még mélyebb megértése. Ezzel összefüggésben szükséges további kulcs molekulák azonosítása, melyek új terápiás és/vagy prognosztikai célpontokként szolgálhatnának, lehetővé téve a betegség hatékonyabb kezelését, jobb kimenetelét és a túlélési idő növekedését. Ilyen potenciális marker molekulák lehetnek a miRNS, mint fehérjét nem kódoló, kisméretű, poszttranszkripcionális szintű szabályozó molekulák, melyek az utóbbi évtizedek molekuláris biológiai kutatásainak úgymond forrópontjává váltak. Kutatásunk fókuszában elsősorban új generációs technikák ötvözése (Új generációs szekvenálás (NGS), NanoString technológia) állt a miRNS-ek leghatékonyabb és legmegbízhatóbb kimutatása érdekében. Másodsorban alapvető célunk volt a miRNS-ek körében olyan új diagnosztikai és prognosztikai markereket azonosítani, melyek a klinikumban jelenleg alkalmazott molekuláris markereket kiegészítve hozzájárulhatnának a betegség megbízhatóbb diagnosztizálásához, valamint progressziójának pontosabb meghatározásához. Emellett célunk volt az azonosított miRNS-ek bioinformatikai elemzése, majd az ily módon prediktált miRNS targetek és azok valós funkciójának mélyrehatóbb vizsgálata, illetve megerősítése mRNS szekvenálás segítségével. Végezetül pedig a kapott transzkriptomikai eredmények összevetését céloztuk meg folyadék biopsziás mintavételi eljárással nyert plazmaminták bevonásával. Kutatásunk eredményeként GBM szövetminták felhasználásával egy olyan, öt miRNS-ből (hsa-miR-196a-5p, hsa-miR-10b-3p, hsa-miR-21-3p, hsa-miR-383-5p és hsa-miR-490-3p) álló, GBM-re specifikus miRNS panelt sikerült azonosítanunk NGS alkalmazásával, amelyek a daganatképződésben igazolt szerepükön túl diagnosztikai markerként is funkcionálhatnak. Emellett, szintén szekvenálás segítségével 14, GBM specifikus mRNS molekulát sikerült identifikálnunk (MYBL2, AURKB, VEGFA, CDC45, E2F2, HOXC10, HOXD13, HRH3, CBLN1, RELN, HCN1, NEUROD6, PRLHR, FABP6), melyek a deregulált miRNS-ek szabályozása alatt állnak és szignifikánsan eltérő expressziót mutatnak GBM-ben. Az öt validált miRNS plazmamintákban történő kimutatását is megkíséreltük RT-qPCR módszerrel, melynek során azonban egyik miRNS esetében sem sikerült mérhető amplifikációt detektálnunk. Ezért kutatásunk második felében eltérő elven alapuló módszerrel, a NanoString analízissel céloztuk meg a folyadék biopsziával nyert plazmaminták miRNS expressziós profiljának feltérképezését. A NanoString módszer eredményeinek validálása során sikeresen azonosítottunk három keringő miRNS-t (hsa-miR-29a-3p, hsa-miR-195-5p, hsa-miR-433-3p), melyek részt vehetnek a GBM kialakulásában. Kutatásunk jelentőségét a betegség magas mortalitási és morbiditási mutatói mellett az adja, hogy analíziseinket valódi betegminták segítségével végeztük, melyek a lehető legnagyobb mértékben képesek reprezentálni a betegség során kialakuló változásokat.

Glioblastoma (GBM) of astrocytic origin represents a well-known and particularly challenging tumor of the central nervous system. It is the most common primary brain tumor, associated with poor prognosis, with an average survival of approximately 15 months and a 5-year survival rate of only 4–5%. The therapeutic challenges of this disease stem from the tumor's high heterogeneity, its ability to infiltrate surrounding tissue, and its tendency to recur, making it crucial to gain a deeper understanding of its development. In this context, identifying additional key molecules that could serve as new therapeutic and prognostic targets is essential, as this would enable more effective treatments, improved outcomes, and longer survival times. Potential marker molecules may include miRNAs—small, non-protein-coding, post-transcriptional regulatory molecules that have become a major focus in molecular biology research in recent decades. Our research primarily employed advanced techniques such as next-generation sequencing (NGS) and NanoString technology to achieve the most accurate and reliable detection of miRNAs. Our main goal was to identify novel diagnostic and prognostic markers among miRNAs that could complement current molecular markers used in clinical practice, leading to more reliable diagnoses and better assessments of disease progression. Additionally, we conducted bioinformatic analyses of the identified miRNAs, followed by detailed investigations and validation of their predicted targets and functions through mRNA sequencing. Finally, we compared our transcriptomic results with data obtained from plasma samples collected via liquid biopsy. As a result, we identified a set of five miRNAs (hsa-miR-196a-5p, hsa-miR-10b-3p, hsa-miR-21-3p, hsa-miR-383-5p, and hsa-miR-490-3p) that can serve as diagnostic markers while also playing roles in tumor formation. Furthermore, using NGS-based RNA sequencing, we identified 14 GBM-specific mRNA molecules (MYBL2, AURKB, VEGFA, CDC45, E2F2, HOXC10, HOXD13, HRH3, CBLN1, RELN, HCN1, NEUROD6, PRLHR, FABP6), which are regulated by the deregulated miRNAs and show significantly different expression levels in GBM. We also attempted to detect the five validated miRNAs in plasma samples using RT-qPCR, but we were unable to detect measurable amplification for any of the miRNAs. Therefore, in the second half of our research, we used a different method, NanoString analysis, to map the miRNA expression profile of plasma samples obtained by liquid biopsy. During the validation of the NanoString method results, we successfully identified three circulating miRNAs (hsa-miR-29a-3p, hsa-miR-195-5p, hsa-miR-433-3p) that may be involved in the development of GBM. The significance of our research lies not only in the high mortality and morbidity rates of the disease, but also in the fact that our analyses were performed using real patient samples, which are able to represent the changes that occur during the course of the disease to the greatest extent possible.

magyar

PhD, doktori értekezés

application/pdf

application/pdf

application/pdf

application/pdf

149

application/pdf

application/pdf

application/pdf

application/pdf

https://hdl.handle.net/2437/398605