Master's Thesis

Comparison of the Antitumor Effect of Ferrous and Cobalt(II) Supramolecular Helicates

Final Thesis 6.24 MB

Author of thesis: Bc. Michaela Večeřová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Mgr. Hana Kostrhunová, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Jitka Prachařová, Ph.D.

Abstract:

Cancer is one of the most feared diseases, and its mechanism has not yet been fully understood, nor has a definitive cure been discovered. The aim of this master’s thesis was to test and compare the antitumor effects of ferrous and cobalt(II) supramolecular helicates.
The theoretical part consists of a literature review focused on the given topic. In the experimental part, the compounds were characterized using absorption and circular dichroism (CD) spectroscopy. Cytotoxicity was evaluated in both 2D and 3D cell cultures, along with their antiproliferative effects and cellular and nuclear accumulation. Furthermore, the production of reactive oxygen species, cell death, cell cycle progression, and DNA damage were investigated.

Keywords:

cancer, cytostatics, supramolecular helicates

Date of defence

27.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce. 2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci. 3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděla v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. Je apoptotický typ smrti pro buňku výhodnější? Jakým způsobem působí cis-platina na DNA? Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. Jaký to může mít vliv na jedince, pokud dojde k smrti buněk nekrózou? Uvádíte Annexin V, jedná se o V nebo o římskou pětku? Z jakých důvodů jste si vybrali právě tyto buněčné linie? Plánujete také nějaké primární buňky? Může Vámi zkoumaná látka působit na redoxní potenciál? Může docházet ke zkreslení MTT testů? Plánujete použít metody k selekci S fáze? Studentka odpověděla na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi studentka prokázala výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)

Specialization

Chemistry of Bioactive Substances (CHBL)

Composition of Committee

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Mgr. Hana Kostrhunová, Ph.D.

Studentka v rámci řešení diplomové práce studovala mechanismus protinádorového působení dvou párů supramolekulárních helikátů. Stanovila jejich cytotoxicitu na panelu nádorových buněčných linií a porovnala tyto údaje s aktivitou na nenádorové linii. Základní laboratorní dovednosti rozšířila o metody studování buněčného cyklu, buněčné smrti, reaktivních forem kyslíku a poškození DNA.
Studentka byla vždy po odborné stránce připravená a pracovala samostatně. Zvládla potřebnou metodiku, samostatně zpracovala data. S mírnou dopomocí interpretovala výsledky a správně vyvodila závěry. Pro práci připravila kvalitní rešerši. Ve spolupráci s naší laboratoří byla Michaela vždy spolehlivá a zodpovědná.
V celkovém hodnocení doporučuji známku A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Mgr. Jitka Prachařová, Ph.D.

Předkládaná práce studentky Bc. Michaely Večeřové se zabývá testováním nových potenciálních cytostatik, konkrétně železnatých a kobaltnatých supramolekulárních helikátů. V praktické části práce byla stanovována cytostatická a cytotoxická aktivita těchto látek a dále zkoumán jejich mechanismus biologického působení na nádorové buňky. Pro testování byly využity 2D i 3D buněčné modely. Jedná se tedy o tématiku velmi aktuální a zajímavou.
Text je členěn do kapitol způsobem obvyklým pro tento typ prací, kdy mám k tomuto členění jedinou připomínku. Kapitolu "Výsledky studentské práce" bych doporučila rozšířit o srovnání získaných výsledků s daty dostupnými pro podobné látky v odborné literatuře či zahrnout samostatnou kapitolu "Diskuse." Nicméně samotná výsledková část obsahuje nadstandardní rozsah experimentů a výsledky jsou uvažovány v souvislostech, což je také dostačující.
Teoretická část práce pak pojednává o typech nádorů a jejich možné léčbě se zaměřením na cytostatika na bázi těžkých kovů a jejich mechanismus biologického účinku. Stručně jsou popsány také supramolekulární koordinační komplexy, podrobněji pak supramolekulární helikáty. Vzhledem k tématu práce je obsah teoretické části výstižný a vyvážený, dobře uvádějící do problematiky, která je následně řešena v praktické části práce.
Laboratorní testování helikátů na nádorových buňkách je popsáno v metodické části. Studentka si osvojila hned několik různých metodik, kdy jsou použité postupy popsány jasně a srozumitelně. Také velmi oceňuji, že studentka před samotným postupem práce vždy shrnuje podstatu samotného experimentu, což čtenáři umožňuje lepší pozorumění dané problematice a svědčí to i o skvělé orientaci studentky v použitých metodikách a pochopení jejich podstaty.
Výsledková část pak obsahuje testování čtyř helikátů, dvou železnatých enantiomerů a dvou kobaltnatých enantiomerů a kontrolních látek. Díky tomu mohla být zkoumána spojitost mezi účinkem látky a typem prvku a enantiomeru. Uvedené látky byly testovány hned na osmi buněčných liniích včetně "zdravých" buněk a dále na 3D sferoidech z nádorových buněk. Dále byl zkoumán mechanismus jejich biologického účinku zahrnující stanovení akumulace helikátů v buňkách a jejich jádrech, stanovení reaktivních forem kyslíku, studium buněčného cyklu buněk ošetřených helikáty, studium typu buněčné smrti vyvolané helikáty a detekci poškození DNA vyvolaného přítomností helikátů. Celkově se ve výsledkové části jedná se o rozsáhlý a ucelený soubor zjištění, která přispívají k stanovení biologické aktivity hned čtyř testovaných látek na nádorové buňky a náhled na jejich mechanismus účinku. Výsledky jsou popsány jasně, srozumitelně a jsou dostatečně podloženy odkazy na tabulky, obrázky a grafy. K této části si dovoluji pouze jednu drobnou připomínku. V kapitole 3.3 Určení cytotoxicity supramolekulárních helikátů testem MTT str. 52 je umístěn obrázek Obr. 3.6: CD spektra kobaltnatých helikátů. Odkaz na daný obrázek je uveden ve správné kapitole textu a případně bych volila i přemístění obrázku samotného na stránky dané kapitoly. Stejně tak doporučuji přesun u obrázků pro stanovení ROS, které jsou umístěny v kapitole 3.8 atd. Jedná se však pouze o formality. Výsledky jsou mezi sebou porovnávány a diskutovány v souvislostech, např. zda účinnost pronikání látek do buněk koreluje s jejich biologickou aktivitou, díky čemuž vznikl logický a dobře navazující text. Celkově je výsledková část obsáhlá a získané výsledky jsou vysoké kvality, což svědčí o tom, že autorka odvedla mnoho skvělé práce.
Místy jsou však věty formulovány nepřesně, např. následující:
str. 38: "Buněčná linie MRC5 byla vybrána pro zjištění, zda buňky působí stejnou mírou jak na nádorové, tak nenádorové buňky."
Číslo práce: «Cislo_prace» Str. 3/3
str. 52: "V tabulce 3.1 jsou uvedeny hodnoty IC50, které se pohybovaly v hodnotách setin až jednotek mikrolitrů."
str. 64: "…všechny helikáty byly ošetřené svým IC50…"
Text také obsahuje některé stylisticky neobratné formulace (např. ionizační záření, napodobení léčiv biomolekulám, třema různými způsoby, a taky podle), drobné překlepy či chybějící znaky (specifičtejšími, plazmatiké membrány, buňky 1-2× týden přepasážovat, pořizeny, zkoumanými látky, buněčná smrt detekovat nelze, mezera před čárkou či naopak chybějící čárka) a jednopísmenné předložky na konci řádků, což však nijak nesnižuje jeho vysokou vědeckou hodnotu. Předkládaná diplomová práce je jako celek kvalitní a obsahuje řadu originálních výsledků.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování B
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. 1/ V textu str. 52 je uvedeno, že hodnoty IC50 jsou u buněk CHOK1 a MMC2 podobné, z čehož také vyplývá, že helikáty nemají vliv na poškození DNA. Proč bylo tedy v rámci dalšího experimentu "Detekce poškození DNA vyvolaného přítomností helikátů" poškození DNA danými helikáty přece jen testováno?
  2. 2/ V kapitole 3.8 Sledování buněčného cyklu buněk ošetřených supramolekulárními helikáty str. 60-62 jsou postupně uvedeny histogramy buněčného cyklu pro buňky ošetřené různými koncentracemi helikátů. Zde si dovoluji položit dva dotazy. První, proč jsou všechny obrázky 3.22 až 3.25 označeny jako histogramy, zatímco obrázek 3.21 zobrazující to samé pro kontrolu jako cytogram? Dále ve stejné kapitole popisujete dříve zmíněné obrázky a dle toho komentujete, v jaké fázi buněčného cyklu jsou zřejmě zastaveny buňky ošetřené určitou koncentrací dané látky. Shrnujete, že z těchto výsledků lze usoudit, že helikáty zastavují cyklus v S fázi a fázi G2/M. Konkrétní procentuální zastoupení buněk v jednotlivých fázích buněčného cyklu je pak v tab.3.3. Opravdu můžete dle dané tabulky při porovnání s kontrolou říci, že helikáty zastavují buněčný cyklus v S-fázi? Možná by pro finální závěry pomohlo znát z
  3. 3/ V kapitole 3.9 Studium typu buněčné smrti vyvolané helikáty str. 63 a 64 uvádíte, že k buňkám byl přidán Annexin V, jakožto barvivo, které označí apoptotické buňky. Jedná se o barvivo přímo specifické pro apoptotické buňky nebo může barvit i buňky, které umírají jinými typy buněčné smrti?
  4. 4/ V kapitole Závěr str. 67 uvádíte následující: "Bylo prokázáno, že nejvíce reaktivních forem kyslíku tvoří helikát 115, o trochu méně helikát 74 a kobaltnaté je netvoří skoro vůbec, stejně jako sírany. Co se týče běžně používané cisplatiny, tak u ní je tento účinek jeden z hlavních v mechanismu působení." Chápu tedy správně, že u cisplatiny je jedním z hlavních mechanismů jejího působení tvorba reaktivních forem kyslíku?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová