Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Открытие биомаркеров - это медицинский термин, описывающий процесс обнаружения биомаркеров . Многие обычно используемые в медицине анализы крови являются биомаркерами. Фармацевтическая промышленность проявляет интерес к открытию биомаркеров ; анализ крови или другие биомаркеры могут служить промежуточными маркерами болезни в клинических испытаниях и возможными мишенями для лекарств .

Механизм действия [ править ]

То, как были обнаружены эти тесты, можно рассматривать как открытие биомаркеров; однако их идентификация в основном производилась по одному. Многие хорошо известные тесты были идентифицированы на основе биологических знаний в области физиологии или биохимии ; поэтому одновременно учитывались только несколько маркеров. Примером открытия биомаркеров является использование инулина для оценки функции почек. Благодаря этому процессу была обнаружена встречающаяся в природе молекула ( креатинин ), позволяющая проводить такие же измерения без инъекций инсулина.

Недавний интерес к открытию биомаркеров вызван новыми методами молекулярной биологии , которые обещают быстро найти соответствующие маркеры без детального понимания механизмов заболевания. Путем одновременного скрининга множества возможных биомолекул можно попытаться применить параллельный подход; геномика и протеомика - некоторые технологии, используемые в этом процессе. Секретомика также стала важной технологией в высокопроизводительном поиске биомаркеров; [1] однако остаются значительные технические трудности.

Идентификация клинически значимых белковых биомаркеров в фенотипа и биологической функции является расширение области исследований , которая расширит диагностические возможности. Недавно появились биомаркеры ряда заболеваний, в том числе специфический антиген простаты (ПСА) при раке простаты [2] и С-реактивный белок (СРБ) при сердечных заболеваниях. [3] эпигенетические часыкоторый измеряет возраст клеток / тканей / органов на основе уровней метилирования ДНК, возможно, является наиболее точным геномным биомаркером. Использование биомаркеров из легко поддающихся оценке биологических жидкостей (например, крови и мочи) полезно для оценки состояния труднодоступных тканей и органов. Биологические жидкости более доступны, в отличие от более инвазивных или невыполнимых методов (таких как биопсия ткани).

Биологические жидкости содержат белки из тканей и служат эффективными гормональными коммуникаторами. Ткань действует как передатчик информации, а биожидкость (отобранная врачом) действует как приемник. Информативность биожидкости зависит от точности канала. Источники шума, снижающие точность воспроизведения, включают добавление белков, полученных из других тканей (или из самой биожидкости); белки также могут быть потеряны через клубочковую фильтрацию . [4] Эти факторы могут существенно влиять на белковый состав биожидкости. [5] Кроме того, простой взгляд на перекрытие белков может упустить из виду передачу информации, происходящую через классы белков и белок-белковые взаимодействия.

Вместо этого проекция белков на функциональные области, пространства лекарств и болезней позволяет измерять функциональное расстояние между тканями и биожидкостями. Близость этих абстрактных пространств означает низкий уровень искажения информационного канала (и, следовательно, высокую производительность биожидкости). Однако современные подходы к прогнозированию биомаркеров анализируют ткани и биологические жидкости отдельно. [6]

Методы открытия [ править ]

Геномный подход [ править ]

Существует четыре основных метода геномного анализа. Во-первых, для выделения набора последовательностей РНК можно использовать нозерн-блоттинг . Во-вторых и в-третьих, они могут быть проанализированы стандартными методами экспрессии генов или исследованы с помощью SAGE . Наконец, можно провести измерение ДНК-микрочипа [7] , чтобы определить частоту каждого гена; эту информацию можно использовать для определения того, является ли ген биомаркером.

Часто полимеразная цепная реакция используется для создания множества копий последовательностей, чтобы с ними было легче работать. В феврале 2016 года доктор Лаура Ельницки и компания использовали этот метод для обнаружения биомаркера, общего для пяти типов рака. [8]

Протеомный подход [ править ]

  1. 2D-СТРАНИЦА
  2. ЖХ-МС
  3. SELDI-TOF (или MALDI-TOF )
  4. Массив антител
  5. Тканевый микрочип

Метаболомический подход [ править ]

Термин метаболомный был недавно введен для обозначения глобального анализа всех метаболитов в биологическом образце. Родственный термин, метабономика, был введен специально для обозначения анализа метаболических реакций на лекарства или заболевания. Метабономика стала важной областью исследований; это комплексное системное биологическое исследование, используемое как метод определения биомаркера различных заболеваний. Как правило, в большинстве случаев метаболический путь был или был активирован или деактивирован - таким образом, этот параметр может использоваться в качестве маркера некоторых заболеваний. Пути производства серотонина, активированные, например, у человека, который недавно употреблял алкоголь, могут быть метаболическим маркером недавнегоупотребление алкоголя .

Липидомический подход [ править ]

Липидомика относится к анализу липидов . Поскольку липиды обладают уникальными физическими свойствами , их традиционно трудно изучать. Однако усовершенствования новых аналитических платформ позволили идентифицировать и количественно определять большинство липидных метаболитов в одном образце. Три ключевые платформы, используемые для определения профиля липидов, включают масс-спектрометрию , хроматографию и ядерный магнитный резонанс. Масс-спектрометрия использовалась для определения относительной концентрации и состава частиц липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) из липидных экстрактов, выделенных у пациентов с коронарным шунтированием и здоровых добровольцев. Они обнаружили, что частицы ЛПВП от пациентов с коронарным шунтированием содержат значительно меньшесфингомиелин относительно фосфатидилхолина и высшие триглицериды относительно холестериловых эфиров . Липидомное профилирование также использовалось для изучения влияния розиглитазона , агониста PPARγ , на метаболизм липидов у мышей. Было обнаружено, что розиглитазон изменяет липидный состав в разных органах. Увеличивает накопление триглицеридов в печени; измененные свободные жирные кислоты в сердце, жировой ткани и сердце; и снижение уровня триглицеридов в плазме.

Гликомический подход [ править ]

Гликозилирование представляет собой обычную посттрансляционную модификацию белков, и почти вся поверхность клетки и секретируемые белки модифицируются ковалентно связанными углеводами. Эукариотические гликаны обычно подразделяются на две основные группы: N- и O-гликаны, где гликановые цепи связаны с остатками аспарагина и серина / треонина соответственно. Гликаны являются важными медиаторами биологических процессов, таких как сворачивание белков, передача сигналов клеток, оплодотворение, эмбриогенез, развитие нейронов, гормональная активность и пролиферация клеток и их организация в определенных тканях. Кроме того, неопровержимые данные подтверждают важность гликозилирования для распознавания патогенов, воспаления, врожденных иммунных реакций и развития аутоиммунных заболеваний и рака. Однако идентификация этих биомаркеров была непростой,в основном из-за структурного разнообразия и множества возможных изомеров гликана. К счастью, гликомия становится все более доступной благодаря значительным улучшениям в масс-спектрометрии и науке о разделении.[9]

Исследование [ править ]

Была представлена ​​теоретико-информационная структура для открытия биомаркеров, объединяющая информацию о биожидкости и тканях; этот подход использует преимущества функциональной синергии между определенными биожидкостями и тканями, с возможностью получения клинически значимых результатов (невозможно, если ткани и биожидкости рассматриваются отдельно). [10] Путем концептуализации тканевых биожидкостей как информационных каналов были идентифицированы важные биожидкостные прокси, которые затем использовались для управляемой разработки клинической диагностики. Затем были предсказаны кандидаты в биомаркеры на основе критериев передачи информации по каналам ткань-биожидкость. Значительные взаимосвязи биожидкости и ткани могут быть использованы для определения приоритетности клинической проверки биомаркеров.

Стимуляция крови ex vivo [ править ]

Стимуляция крови ex vivo - это процесс, с помощью которого исследователи могут анализировать иммунологические биомаркеры действия лекарств у здоровых добровольцев. Образцы крови (взятые у здоровых добровольцев) стимулируются в лаборатории для активации иммунной системы. Таким образом, исследования стимуляции крови ex vivo позволяют оценить эффект нового соединения в «живой системе», в которой иммунная система подверглась сомнению. [11] Большинство исследований с использованием этого метода проводится клиническими исследовательскими организациями Фазы I , что позволяет им собирать образцы крови и мгновенно анализировать их, чтобы они не ухудшались.

См. Также [ править ]

  • Биомаркер
  • Биомаркер (лекарство)
  • Клиническая химия
  • Клиническая протеомика
  • Открытие лекарств
  • Геномика
  • Протеомика
  • Секретомика
  • Эндофенотип

Ссылки [ править ]

  1. ^ Hathout, Йетриб (2007). «Подходы к изучению клеточного секретома». Экспертный обзор протеомики . 4 (2): 239–48. DOI : 10.1586 / 14789450.4.2.239 . PMID  17425459 .
  2. ^ Певица, EA; Пенсон, Д.Ф .; Палапатту, GS (2007). «Скрининг PSA и пожилые мужчины». ДЖАМА . 297 (9): 949, ответ автора 949–50. DOI : 10,1001 / jama.297.9.949-а . PMID 17341705 . 
  3. ^ Кроуфорд, округ Колумбия; Сандерс, CL; Цинь, X .; Смит, JD; Shephard, C .; Wong, M .; Witrak, L .; Ридер, MJ; Никерсон, Д.А. (2006). «Генетическая изменчивость связана с уровнями С-реактивного белка в Третьем национальном исследовании по вопросам здоровья и питания» . Тираж . 114 (23): 2458–65. DOI : 10.1161 / CIRCULATIONAHA.106.615740 . PMID 17101857 . 
  4. ^ Джейкобс, Джон М .; Adkins, Joshua N .; Цянь, Вэй-Цзюнь; Лю, Тао; Шен, Юйфэн; Кэмп, Дэвид Дж .; Смит, Ричард Д. (2005). «Использование плазмы крови человека для открытия протеомных биомаркеров †». Журнал протеомных исследований . 4 (4): 1073–85. DOI : 10.1021 / pr0500657 . PMID 16083256 . 
  5. ^ Андерсон, Нидерланды; Андерсон, Н.Г. (2002). «Протеом плазмы человека: история, характер, диагностические перспективы» . Молекулярная и клеточная протеомика . 1 (11): 845–67. DOI : 10.1074 / mcp.R200007-MCP200 . PMID 12488461 . 
  6. ^ Он, YD (2006). «Геномный подход к идентификации биомаркеров и его недавние приложения». Биомаркеры рака: раздел a маркеров заболеваний . 2 (3–4): 103–33. PMID 17192065 . 
  7. ^ Лукопулос П., Шибата Т., Като Х и др. (Март 2007 г.). «Полногеномный сравнительный анализ геномной гибридизации аденокарциномы поджелудочной железы: идентификация генетических индикаторов, которые предсказывают исход болезни» . Cancer Sci . 98 (3): 392–400. DOI : 10.1111 / j.1349-7006.2007.00395.x . PMID 17233815 . 
  8. ^ "Исследователи NIH идентифицируют поразительную геномную подпись, разделяемую 5 типами рака - ScienceNewsline" . www.sciencenewsline.com . Проверено 24 апреля 2016 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ Aizpurua-Olaizola, O .; Тораньо, Х. Састре; Фалькон-Перес, JM; Уильямс, С .; Reichardt, N .; Бунс, Г.-Дж. (2018). «Масс-спектрометрия для открытия гликановых биомаркеров». Тенденции TrAC в аналитической химии . 100 : 7–14. DOI : 10.1016 / j.trac.2017.12.015 .
  10. ^ Альтеровиц, G; Сян, М; Лю, Дж; Чанг, А; Рамони, MF (2008). Открытие общесистемных периферических биомаркеров с использованием теории информации . Тихоокеанский симпозиум по биокомпьютингу . С. 231–42. DOI : 10.1142 / 9789812776136_0024 . ISBN 978-981-277-608-2. PMID  18229689 .
  11. ^ «Стимуляция крови Ex vivo в открытии биомаркеров» . Архивировано из оригинала на 2009-11-29 . Проверено 23 октября 2009 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Liotta, Lance A .; Феррари, Мауро; Петрикоин, Эмануэль (2003). «Клиническая протеомика: Написано кровью» (PDF) . Природа . 425 (6961): 905. DOI : 10.1038 / 425905a . PMID  14586448 .
  • «Национальный институт рака NIH. Вопросы и ответы: протеомика и рак» . 1980-01-01 . Проверено 5 апреля 2006 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  • Говард Шульман. «Самый горячий новый термин в области биотехнологий» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 13 ноября 2006 года . Проверено 29 ноября 2006 .
  • «Тенденции биомаркета: молекулярная диагностика в движении» . Новости генной инженерии и биотехнологии .
  • «Использование результатов открытия биомаркеров» . Новости генной инженерии и биотехнологии .
  • Энрике А. Дальмассо (15.06.2008). «Планирование успеха в открытии биомаркеров» . Новости генной инженерии и биотехнологии . Мэри Энн Либерт, Inc., стр. 28–30 . Проверено 6 июля 2008 . (подзаголовок) Соответствующая платформа протеомики и тщательный дизайн исследования могут улучшить положительные результаты CS1 maint: discouraged parameter (link)
  • «Исследование обнаружения биомаркеров крови на бляшках высокого риска» . 2007 . Проверено 22 августа 2011 . CS1 maint: discouraged parameter (link)
Академические журналы в этой области
  • Биомаркеры