H2020-MSCA-RISE-2019 872539
PANGAIA – Pan-genome Graph Algorithms and Data Integration
Genómy je možné reprezentovať ako reťazce písmen A, C, G, T, ktoré predstavujú stavebné bloky DNA, nukleotidy. Výzvou je veľké množstvo údajov o genómovej sekvencii, ktoré sa vynárajú z rýchlo sa rozvíjajúcich zariadení na sekvenovanie genómov a v súčasnosti dosahujú exabytovú úroveň. Hlavnou otázkou je: ako môžeme tieto údaje rigorózne a výpočtovo efektívne spracovať a analyzovať biomedicínsky prospešným spôsobom?
Ukázalo sa, že grafové dátové štruktúry sú vhodnejšie pri reprezentácii dostatočne veľkých a evolučne koherentných súborov genómov, zvaných pan-genómy. Táto myšlienka má opodstatnenie v pravidlách genetiky: evolučne blízko príbuzné genómy sa líšia iba v relatívne malom počte písmen, zatiaľ čo väčšinu ich sekvenčného obsahu navzájom zdieľajú. Grafová reprezentácia pan-genómu, ktorá umožňuje odstránenie nadbytočností bez straty individuálnych rozdielov, má preto veľký význam. V tomto projekte uvedieme tento posun paradigiem – od sekvencií ku grafickým reprezentáciám genómov – v plnom rozsahu. V dôsledku toho môžeme očakávať množstvo praktických výhod, medzi ktorými sú usporiadanie, analýza, kompresia, integrácia a využívanie genomických údajov. Okrem toho navrhované algoritmy predstavujú inšpiráciu aj pre samotnú informatiku.
APVV-18-0319
Vývoj a testovanie molekulárnych a informatických metód na efektívnu charakterizáciu a interpretáciu klinicky relevantných mikrosatelitových repetitívnych motívov z genomických dát
Predkladaný projekt vychádza zo spoznaní faktov, že: i) genomický materiál každého človeka obsahuje nesmierne množstvo zdravotne relevantných informácií; ii) využiteľnosť týchto genomických informácií závisí na našej schopnosti identifikovať relevantné genomické varianty; iii) mikrosatelitové motívy (STR) zohrávajú významnú úlohu v rôznych aspektoch fyziologických a patologických dejov organizmu. Napriek tomu, že STR predstavujú najvariabilnejšie oblasti nášho genómu, je ich variabilita stále veľmi slabo preštudovaná. Bráni tomu najmä nedostatok bioinformatických nástrojov umožňujúcich ich dostatočne presné a komplexné hodnotenie v moderných genomických dátach. Cieľom predkladaného projektu je preto skúmanie špecifických aspektov možnosti analýzy rôznych typov STR motívov z celogenómových sekvenačných dát so súbežným vytvorením a validáciou molekulárno-genetických postupov a bioinformatického nástroja schopného na tento účel spracovať dáta pochádzajúce z masívne paralelného sekvenovania. Extrahovať z nich by mal vedieť klinicky relevantné informácie, akými sú počty a exaktná sekvencia opakovaní konkrétnych aliel, fáza podčastí motívov v prípade komplexných motívov, znaky instability motívov, ako aj prítomnosť prípadných patologických expanzií počtov opakovaní. Za modelové klinické skupiny sme zvolili dve hlavné pacientske skupiny: 1) pacienti s molekulárne potvrdenou diagnózou ochorenia zapríčineného expanziami STR motívov (myotonická dystrofia typu 1 a 2, Huntingtonova choroba a syndróm fragilného chromozómu X); 2) pacienti trpiaci Lynchovým syndrómom, pri ktorom je dôležitým klinickým biomarkerom práve instabilita mikrosatelitových motívov. Na základe generovaných dát, ako aj dát pochádzajúcich z vhodných konvenčných validačných metód a konkurenčných nástrojov, plánujeme uskutočniť komplexnú štatistickú validáciu a charakterizáciu jeho spoľahlivosti, presnosti a konkrétnej využiteľnosti v odvetviach biomedicíny a personalizovanej zdravotnej starostlivosti.
ITMS 26240220071
Vybudovanie Kompetenčného centra pre výskum a vývoj v oblasti molekulárnej medicíny
Cieľom projektu je zriadenie a prevádzka špičkového spoločného výskumného centra, v rámci ktorého dochádza k interakcii medzi akademickou sférou a podnikateľským sektorom v oblasti molekulárnej medicíny a k riadeniu a ochrane práv vzniknutého duševného vlastníctva a transferu technológií.
ITMS 26240220067
REVOGENE – Výskumné centrum molekulárnej genetiky
Cieľom projektu je vytvorenie výskumného centra molekulárnej genetiky – REVOGENE, ktoré umožní realizovať výskum v oblasti novej generácie sekvenovania (Next-Generation Sequencing – NGS). Výsledky tohto výskumu bude možné využiť napr. v klinickej genetike, mikrobiológii a virológii, neonatológii, onkológii, farmakológii, transplantológii, patológii a mnohých dalších.
Projekt a vytvorené výskumné centrum umožnia realizovať aplikovaný výskum medzinárodnej kvality v oblasti molekulárnej genetiky v prepojení na oblasť biotechnológií, progresívnych materiálov a znalostných technológií s podporou IKT.
Priamym výstupom projektu budú nové metódy a postupy NGS sekvenovania genómov, exómov, transkriptómov a metagenómov so zameraním na molekulárnu medicínu, ktoré umožnia využiť získané poznatky v špecializovanej molekulárnogenetickej diagnostike.
APVV-0720-10
Analýza voľnej fetálnej DNA získanej zo slín tehotných žien a jej potenciálne využitie v neinvazívnej prenatálnej DNA diagnostike
V priebehu riešenia projektu boli postupne naplnené čiastkové ciele projektu, ktoré umožnili jeho postupné úspešné napredovanie. Medzi ne patrili najmä – vytvorenie rozsiahlej biobanky so vzorkami krvi a slín od tehotných žien, identifikácia optimálneho spôsobu odberu slín, optimalizácia protokolu izolácie DNA zo slín a kontrolných krvných vzoriek, identifikácia optimálneho spôsobu koncentrovania izolovanej cirkulujúcej DNA, determinácia možných dopadov kontaminácie externou DNA v prípade analýzy vzoriek slín, dizajn a zavedenie postupu pre determináciu úrovne fragmentácie fetálnej DNA v maternálnej cirkulácii, identifikácia spôsobu umožňujúceho odhalenie externej kontaminácie cirkulujúcej DNA, zavedenie postupov pre identifikáciu paternálnych alel STR polymorfizmov v cirkulujúcej DNA, zavedenie celogenómových analýz umožňujúcich detekciu paternálnych alel SNP polymorfizmov, identifikácia možnosti koizolácie cirkulujúcej DNA a miRNA, detekcia prítomnosti fetálnej DNA v exozomálnej frakcii vzoriek plazmy a séra tehotných žien. Realizované analýzy však aj napriek svojej komplexnosti a rozsiahlemu súboru získaných výsledkov neumožnili jednoznačne a definitívne preukázať prítomnosť fetálnej DNA v maternálnych slinách. Na základe výsledkov celogenómového sekvenovania DNA realizovaného v záverečných fázach projektu existuje stále odôvodnený predpoklad, že fetálna DNA sa v slinách tehotných žien nachádza. Preto v súčasnosti pokračuje validácia výsledkov celogenómového sekvenovania na väčšom súbore vzoriek získaných od tehotných žien tesne pred pôrodom. Táto by mala čoskoro priniesť definitívne výsledky umožňujúce potvrdenie alebo vyvrátenie hypotézy o prítomnosti fetálnej DNA v slinách tehotných žien.
VMSP-II-0030-09
Využitie fetálnej DNA v maternálnej plazme pre neinvazívnu prenatálnu diagnostiku
Počas projektu bolo analyzovaných viac ako 450 vzoriek od tehotných žien. V preanalytickej fáze bol úspešne validovaný odberový systém Vacutainer EDTA pre odber venóznej krvi tehotných žien. Priamym porovnaním kitov učeným a využívaným pre účely izolácie cffDNA z maternálnej plazmy boli preukázané najlepšie výsledky kitov Qiagen Circulating Nucleid Acid Kit a Qiagen DSP Virus Kit. Úspešne boli testované tri odlišné koncentračné metódy, následne použité pri Y-STR multiplex PCR analýze a kvantifikácii cffDNA s využitím jednokópiového SRY detekčného systému. Boli validované vysokosenzitívne eseje založené na analýze mutlikópiového DYS detekčného systému, ktorý sa v súčasnosti využíva v rutinnej praxi vrámci neinvazívneho prenatálneho testu pohlavia. Na základe získaného know-how a na podklade DYS detekčného systému bol zavedený postup na detekciu kontamináce cffDNA vysokomolekulárnou DNA, ktorého potenciálna patentová ochrana sa v súčasnosti skúma. Po optimalizácii RhD detekčného systému na arteficiálne pripravených vzorkách bola zahájená validácia neinvazívneho testu RhD statusu plodu, ktorá bude po ukončení validácie začlenená do klinickej praxe. Na základe aktuálneho výskumu v oblasti analýzy cffDNA bola do projektu doplnená problematika analýzy miRNA. Na základe pilotných miRNA panelových analýz 6 reprezentatívnych vzoriek boli identifikované kandidátne miRNA, ktoré by mohli reprezentovať molekulové markery využiteľné na pozitívnu identifikáciu ženského plodu pri neinvazívnom teste pohlavia plodu. V súčasnosti prebieha validácia výsledkov pilotných štúdií na ďalších viac ako 250 vzorkách od tehotných žien, z toho 90 reprezentujúcich vzorky od žien s patologickým priebehom tehotenstva, u ktorých prebieha kvantifikácia cffDNA.
VMSP-S-0037-07
Optimalizácia izolácie, purifikácie a analýzy fetálnej DNA izolovanej z periférnej krvi matky