|
|
Vývoj biofyzikální interpretace dat kvantitativního fázového zobrazování
Křížová, Aneta ; Jákl, Petr (oponent) ; Vomastek, Tomáš (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Doktorská práce se zabývá biofyzikální interpretací dat kvantitativního fázového zobrazování (QPI – quantitative phase imaging) získaného pomocí koherencí řízeného holografického mikroskopu (CCHM – coherence-controlled holographic microscope). V práci jsou nejprve popsány metody vyhodnocující informace z QPI jako analýza tvarových a dynamických cha-rakteristik segmentovaných objektů a také vyhodnocování samotné fázové informace. Dále je navržena metoda dynamických fázových diferencí (DPD – dynamic phase differences), která umožňuje detailněji sledovat přesuny hmoty uvnitř buněk. Všechny uvedené metody jsou pak využity v biologických aplikacích. V rozsáhlé studii různých typů buněčných smrtí jsou informace z QPI porovnány s daty z průtokové cytometrie a s výhodou je využita kombinace QPI a fluorescenční mikroskopie. Metoda DPD je pak využita při studiu přesunů hmoty uvnitř buňky při osmotických jevech. Zjednodušená metoda DPD je aplikována při výzkumu mechanizmu pohybu nádorových buněk v kolagenových gelech.
|
|
|
Analysis of Microscopic Images of Cancer Cells
Vičar, Tomáš ; Matula,, Petr (oponent) ; Sladoje, Natasa (oponent) ; Kolář, Radim (vedoucí práce)
This dissertation focuses on the analysis of various forms of microscopic image data of cancer cells (static 2D images, static 3D stacks, 2D timelapse live cell imaging). The main focus is on data acquired with a~coherence controlled holographic microscope, which is a~relatively new modality capable of contrast imaging of live cells without staining (label-free) and provide quantitative information (Quantitative Phase Imaging - QPI). In this thesis, the basic procedure for the analysis of cell images is described, where new methods for the individual steps are developed and refined. The largest part of the thesis is devoted to cell segmentation, where classical and deep learning-based methods are summarized. New methods suitable specifically for QPI data are also developed. A~part of the thesis is devoted to the segmentation of 3D fluorescence nuclei and the detection of DNA breaks using deep learning. The thesis also deals with further processing in the form of cell tracking, feature extraction and subsequent analysis, where cell death is detected and suitable interpretable features are developed to classify cell death into apoptotic and lytic. Overall, this thesis contributes to the development of different steps of image analysis of cancer cells and reflects current advances in the image analysis field, deep learning approaches in particular, which is also demonstrated in several research applications.
|
|
|
Úloha specifických miRNA v regulaci apoptózy během fyziologických a patofyziologických procesů v CNS
Kaslová, Tereza ; Romanyuk, Natalyia (vedoucí práce) ; Klassen, Ruslan (oponent)
MicroRNA jsou malá nekódující RNA o velikosti 20 až 24 nukleotidů, která jsou svou vazbou na mRNA schopna posttranskripčně regulovat genovou expresi. Tato práce se zabývá tím, jak tyto microRNA vznikají a jakým způsobem jsou schopna regulace na úrovni proteinů účastnících se programované buněčné smrti - apoptózy. Jakými mechanismy k apoptóze dochází, jaké proteiny se jí účastní a jakým změnám buňka podléhá, je dále předmětem této práce. Přesný vliv této posttranskripční regulace je představen na vybraných microRNA, která ovlivňují apoptózu v rámci vývoje centrální nervové soustavy, a také během a následkem neurodegenerativních onemocněních a poškozeních, která ji mohou postihnout. V neposlední řadě také představí využití microRNA jako potenciálních biomarkerů díky změnám v jejich hladinách, které se pojí s různými onemocněními, a také jako přímých terapeutických cílů. Klíčová slova Apoptóza, microRNA, buněčná smrt, centrální nervový systém, neurodegenerativní onemocnění, regulace genové expres
|
|
|
Molecular consequences of electron transport chain deficiency in proliferating and quiescent cells
Magalhães Novais, Silvia Carina ; Rohlena, Jakub (vedoucí práce) ; Panicucci Zíková, Alena (oponent) ; Eelen, Guy (oponent)
SOUHRN Oxidativní fosforylace (OXPHOS) produkuje ATP v mitochondriích. OXPHOS ovšem může podporovat i další biologické funkce, které se syntézou ATP přímo nesouvisí. Liší se tyto funkce v různých buněčných stavech jako jsou např. proliferace a quiescence, tedy dva největší kontrasty kterýmiou pro savčí buňka procházíu nejvíce kontrastních stavech? V této práci jsme využili genetické modely deficience OXPHOS a ukázali jsme, že v proliferujících buňkách a v nádorech OXPHOS zajišťuje především biosyntézu metabolitů, zatímco v klidových buňkách OXPHOS zajišťuje odolnost vůči oxidačnímu stresu. Z hlediska mechanismu je hlavní úlohou OXPHOS v rostoucím nádoru udržovat v chodu dihydroorotátdehydrogenázu (DHODH), klíčový enzym de novo syntézy pyrimidinů. Dále jsme ukázali, že respirační komplex II funguje jako senzor mitochondriální dysfunkce a reguluje syntézu pyrimidinů za účelem úspory energie. V klidových buňkách pak aktivnější antioxidační obrana spolu se zvýšenou autofagií stimulovanou ROS které jsou produkovanéými mitochondriální respirací poskytuje základní ochranu před oxidačním stresem. Lze tedy shrnout, že OXPHOS nejenom produkuje ATP, ale má i další životně důležité funkce, které jsou přizpůsobeny konkrétním požadavkům klidového stavu a proliferace, což je důležité pro patofyziologii v rakovině a...
|
|
|
Analysis of Microscopic Images of Cancer Cells
Vičar, Tomáš ; Matula,, Petr (oponent) ; Sladoje, Natasa (oponent) ; Kolář, Radim (vedoucí práce)
This dissertation focuses on the analysis of various forms of microscopic image data of cancer cells (static 2D images, static 3D stacks, 2D timelapse live cell imaging). The main focus is on data acquired with a~coherence controlled holographic microscope, which is a~relatively new modality capable of contrast imaging of live cells without staining (label-free) and provide quantitative information (Quantitative Phase Imaging - QPI). In this thesis, the basic procedure for the analysis of cell images is described, where new methods for the individual steps are developed and refined. The largest part of the thesis is devoted to cell segmentation, where classical and deep learning-based methods are summarized. New methods suitable specifically for QPI data are also developed. A~part of the thesis is devoted to the segmentation of 3D fluorescence nuclei and the detection of DNA breaks using deep learning. The thesis also deals with further processing in the form of cell tracking, feature extraction and subsequent analysis, where cell death is detected and suitable interpretable features are developed to classify cell death into apoptotic and lytic. Overall, this thesis contributes to the development of different steps of image analysis of cancer cells and reflects current advances in the image analysis field, deep learning approaches in particular, which is also demonstrated in several research applications.
|
|
|
Buněčnou smrt regulující microRNA a jejich role ve vývoji a patologickych procesech.
Běhounek, Matěj ; Anděra, Ladislav (vedoucí práce) ; Seifertová, Eva (oponent)
MikroRNA jsou malé protein nekódující dsRNA dlouhé ~22 nukleotidů. Jejich hlavní úlohou je potlačovat genovou expresi pomocí odstranění/destabilizace mRNA či její degradace. Tyto malé RNA hrají významnou roli v regulaci mnoha buněčných procesů a bylo zjištěno, že ovlivňují expresi více než 30 % lidských genů. Mezi procesy, na které mají vliv, patří i programovaná buněčná smrt. Třebaže je tato práce zaměřena zejména na analýzu a charakterizaci role miRNA v regulaci apoptotické buněčné smrti, miRNA se mohou účastnit regulace i autofagické buněčné smrti či programované nekrózy. MiRNA mohou zvyšovat citlivost buněk k apoptóze potlačením exprese genů receptorů smrti, ale mohou také působit přímo pro-apoptoticky regulací exprese např. anti- apoptotického proteinu Bcl-2. V mnoha různých organismech jsou popsány tisíce miRNA a desítky z nich se účastní regulace buněčné smrti. Špatná, či narušená funkce miRNA, a s tím související změna signálů v apoptóze, vede k mnoha patologickým procesům, například k tumorigenezi či špatnému vývoji a homeostázi tkání. Pochopení, jak miRNA funguje v buněčné smrti, a případná praktická aplikace těchto znalostí by mohlo vést k významnému pokroku v léčení rakoviny, infarktu myokardu nebo jiných patalogických stavů.
|
|
|
Charakterizace vlivu senescence na indukci a regulaci smrti nádorových buněk
Nováková, Gita ; Anděra, Ladislav (vedoucí práce) ; Truksa, Jaroslav (oponent)
5 Abstrakt Senescence je stav, kdy se bu ka p estane d lit, m ní expresi n kterých gen a je trvale zastavena v ur ité fázi bun ného cyklu. Nenádorové bu ky vystupují z cyklu po ur itém po tu bun ných d lení, nebo jsou-li poškozeny natolik, že jejich další d lení již není žádoucí. U nádorových bun k m že být senescence indukována podprahovým stresem nap . subletálními dávkami chemoterapeutik. Nádorové bu ky tak neumírají, ale z stávají v tkáni a m ní sv j fenotyp na fenotyp charakteristický sekrecí faktor , které tká dále ovliv ují. Stav senescence tedy m že m nit odpov nádorových bun k na lé bu pomocí apoptózu indukujících terapeutik. V této práci jsme se sout edili na analýzu rozdíl v apoptotické signalizaci mezi proliferujícími a senescentními nádorovými bu kami indukované r znými proapoptotickými látkami. Pomocí bromodeoxyuridinu (BrdU) jsme u nádorových pankreatických (PANC-1) a mesoteliálních (H28) bun k indukovali replika ní stres, jehož vlivem se bu ky p estaly d lit a získaly fenotyp senescentních bun k. U t chto bun k jsme pozorovali zvýšenou rezistenci v i apoptóze indukované ligandem TRAILem v kombinaci s homoharringtoninem (HHT) a zvýšenou senzitivitu senescentních bun k v i Fas ligandu, camptothecinu a mVESu. Tyto bu ky take vykazovaly zvýšenou expresi antiapoptotického proteinu c-FLIP a zm ny...
|
|
|
Vývoj biofyzikální interpretace dat kvantitativního fázového zobrazování
Křížová, Aneta ; Jákl, Petr (oponent) ; Vomastek, Tomáš (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Doktorská práce se zabývá biofyzikální interpretací dat kvantitativního fázového zobrazování (QPI – quantitative phase imaging) získaného pomocí koherencí řízeného holografického mikroskopu (CCHM – coherence-controlled holographic microscope). V práci jsou nejprve popsány metody vyhodnocující informace z QPI jako analýza tvarových a dynamických cha-rakteristik segmentovaných objektů a také vyhodnocování samotné fázové informace. Dále je navržena metoda dynamických fázových diferencí (DPD – dynamic phase differences), která umožňuje detailněji sledovat přesuny hmoty uvnitř buněk. Všechny uvedené metody jsou pak využity v biologických aplikacích. V rozsáhlé studii různých typů buněčných smrtí jsou informace z QPI porovnány s daty z průtokové cytometrie a s výhodou je využita kombinace QPI a fluorescenční mikroskopie. Metoda DPD je pak využita při studiu přesunů hmoty uvnitř buňky při osmotických jevech. Zjednodušená metoda DPD je aplikována při výzkumu mechanizmu pohybu nádorových buněk v kolagenových gelech.
|
|
|
Úloha mitochondriální dynamiky v buněčné smrti
Novotná, Eliška ; Rohlena, Jakub (vedoucí práce) ; Alán, Lukáš (oponent)
Mitochondrie tvoří v buňce dynamické retikulum, které po indukci regulované buněčné smrti neboli apoptózy podléhá fragmentaci. Předpokládá se, že během iniciace vnitřní apoptotické kaskády proteiny mitochondriální dynamiky zajišťují remodelaci mitochondrií a snazší uvolňování cytochromu c do cytosolu. Důležitou roli v tomto procesu hrají především protein Opa1 zajišťující ve zdravé buňce mitochondriální fúzi a protein Drp1 zodpovědný za mitochondriální fragmentaci. Opa1 reguluje v apoptóze otevření krist vnitřní mitochondriální membrány a následné uvolnění cytochromu c. Role Drp1 je méně jasná. Drp1 se po indukci apoptózy váže na mitochondrie, čímž podporuje tvorbu apoptotických pórů a mitochondriální fragmentaci. Vazba Drp1 ale není esenciální ani pro permeabilizaci vnější mitochondriální membrány, a tedy výlev proapoptotických faktorů, ani pro fragmentaci mitochondriálního retikula v apoptóze. Je tedy otázkou, jakou přesnou funkci v tomto procesu Drp1 zastává. Mitochondriální dynamika je také ovlivněna přímo proteiny apoptotické kaskády, a to členy rodiny Bcl-2 proteinů. V apoptóze díky jejich působení dochází nejen k indukci mitochondriálního dělení, ale také k inhibici fúze, což přispívá k fragmentaci mitochondriálního retikula. Ačkoliv je fragmentace mitochondrií v apoptóze dlouho pozorovaným...
|
|
|
Molekulární mechanizmus aktivace MST1 kinázy v nádorových buňkách
Smetanová, Jitka ; Vališ, Karel (vedoucí práce) ; Grobárová, Valéria (oponent)
MST1 kinasa je nedílnou součástí Hippo signální dráhy. Hippo dráha je evolučně konservovaná, reguluje růst tkání a orgánů, ovlivňuje proliferaci a apoptosu. Pokud je MST1 aktivní, fosforylujeonkoproteiny YAP a TAZ, které v nefosforylovaném stavu regulují transkripční faktory TEAD a SMAD. Dále aktivní MST1 kinasafosforyluje FOXO transkripční faktory a indukuje jejich translokaci do buněčného jádra. Aktivace MST1 kinasy ve finále způsobuje buněčnou apoptosu nebo zástavu buněčného cyklu v G1 fázi. Podmínkou aktivace MST1 je jeho autofosforylace a štěpení. V dnešní době existuje několik článků, které se problematikou aktivace MST1 zabývají. Některé z nich popisují aktivaci MST1 působením efektorových kaspas-3 a -7, naopak nejnovější články tvrdí, že samotný MST1protein je zodpovědný za aktivaci kaspas. V rámci této bakalářské práce byl studován molekulární mechanismus aktivace MST1 proteinu. K aktivaci MST1 byla využita biologicky aktivní látka GDC-0941. Dále byla inhibována aktivita kaspas specifickým inhibitorem Z-DEVD a pomocí metody elektropřenosu proteinů s následnou imunodetekcí bylo prokázáno, že MST1 je aktivní i v případě, kdy kaspasy jsou specificky inhibovány. Tento fakt poukazuje na možnou úlohu dalších proteas v procesu aktivace MST1 proteinu. Klíčová slova: MST1 kinasa, kaspasy, leukemie,...
|
host ::
RSS.