MikroRNA (miRNA) jsou malé nekódující RNA, které slouží jako důležité regulátory genové exprese na posttranskripční úrovni. Jejich dysregulace provází mnohé fyziologické a patologické stavy, včetně poruch vývoje, rakoviny nebo neurologických onemocnění. Kromě toho jsou miRNA stabilní v tělních tekutinách, což jim dává velký potenciál jako minimálně invazivním klinický biomarkerům. Všechny tyto způsoby uplatnění vyžadují přesné a citlivé metody pro kvantifikaci hladin miRNA. Spolehlivá kvantifikace miRNA je však náročná kvůli jejich přirozeným vlastnostem a preanalytickým krokům, které jsou zdrojem chyb. Tato práce se zaměřuje na zlepšení metod kvantifikace miRNA. Představuje novou, vysoce specifickou a cenově efektivní RT-qPCR metodu, nový nástroj pro kontrolu kvality studií zaměřených na analýzu cirkulujících miRNA a komplexně vyhodnocuje vlastnosti komerčních metod pro přípravu knihoven pro sekvenování miRNA. Dále jsou tyto techniky spolu s komplementárními metodami aplikovány v biologických modelech za účelem porozumění změn exprese mRNA a miRNA při poškození centrálního nervového systému (CNS). Souhrnem jsou v rámci této práce představeny nové nástroje pro spolehlivou analýzu miRNA a prezentovány nové poznatky o mechanismech poškození CNS.MicroRNAs (miRNAs) are a class of small non-coding RNAs that serve as important regulators of gene expression at the posttranscriptional level. Their dysregulation is implicated in many physiological and pathological conditions including development, cancer or neurological disease. In addition, miRNAs are stable in body fluids and pose a great potential to serve as minimally invasive clinical biomarkers. All these applications require precise and sensitive methods to quantify miRNA levels. However, reliable miRNA quantification is challenging due to their inherent properties as well as various pre-analytical variables that are sources of bias. This thesis focuses on improvement of miRNA quantification workflows. It presents novel specific and cost-effective RT-qPCR system, novel tool for quality control of circulating miRNA studies, and it comprehensively evaluates the performance of commercial library preparation methods for miRNA sequencing. Next, these and complementary techniques are applied in biological models to unravel mRNA and miRNA expression changes after injuries to the central nervous system (CNS). Taken together, this thesis provides novel tools for reliable miRNA analysis and provides new insights to the mechanisms underlying CNS injuries.