Odkrycie biomarkerów

Odkrywanie biomarkerów to termin medyczny opisujący proces odkrywania biomarkerów . Wiele powszechnie stosowanych w medycynie badań krwi to biomarkery. Istnieje zainteresowanie odkryciem biomarkerów ze strony przemysłu farmaceutycznego ; badanie krwi lub inne biomarkery mogą służyć jako pośrednie markery choroby w badaniach klinicznych i jako możliwe cele dla leków .

Mechanizm akcji

Sposób, w jaki znaleziono te testy, można postrzegać jako odkrycie biomarkerów; jednak ich identyfikacja była głównie dokonywana pojedynczo. Wiele dobrze znanych testów zostało zidentyfikowanych na podstawie wiedzy biologicznej z dziedziny fizjologii lub biochemii ; dlatego wzięto pod uwagę tylko kilka znaczników naraz. Przykładem odkrycia biomarkerów jest wykorzystanie inuliny do oceny czynności nerek. Dzięki temu procesowi odkryto naturalnie występującą cząsteczkę ( kreatyninę ), umożliwiając wykonanie tych samych pomiarów bez wstrzyknięć insuliny.

Niedawne zainteresowanie odkrywaniem biomarkerów jest pobudzane przez nowe techniki biologii molekularnej , które obiecują szybkie znalezienie odpowiednich markerów bez szczegółowego wglądu w mechanizmy choroby. Badając jednocześnie wiele możliwych biomolekuł , można zastosować podejście równoległe; genomika i proteomika to tylko niektóre technologie stosowane w tym procesie. Sekretomika okazała się również ważną technologią w wysokoprzepustowym poszukiwaniu biomarkerów; jednak nadal występują znaczne trudności techniczne.

Identyfikacja klinicznie istotnych biomarkerów białkowych fenotypu i funkcji biologicznej to rozwijający się obszar badań, który poszerzy możliwości diagnostyczne . Niedawno pojawiły się biomarkery wielu chorób, w tym antygen specyficzny dla prostaty (PSA) dla raka prostaty i białko C-reaktywne (CRP) dla chorób serca. Zegar epigenetyczny , który mierzy wiek komórek/tkanek/organów na podstawie poziomów metylacji DNA, jest prawdopodobnie najdokładniejszym biomarkerem genomowym. Wykorzystanie biomarkerów z łatwych do oceny biopłynów (np. krwi i moczu) jest korzystne w ocenie stanu trudno dostępnych tkanek i narządów. Biofluidy są łatwiej dostępne, w przeciwieństwie do bardziej inwazyjnych lub niewykonalnych technik (takich jak biopsja tkanki).

Biofluidy zawierają białka z tkanek i służą jako skuteczne komunikatory hormonalne. Tkanka działa jako przekaźnik informacji, a biopłyn (pobrany przez lekarza) jako odbiornik. Informacyjność biopłynu zależy od wierności kanału. Źródła szumu, które zmniejszają wierność, obejmują dodanie białek pochodzących z innych tkanek (lub z samego płynu biologicznego); białka mogą być również tracone w wyniku przesączania kłębuszkowego . Czynniki te mogą znacząco wpływać na skład białek biopłynu. Ponadto proste spojrzenie na nakładanie się białek spowodowałoby pominięcie transmisji informacji zachodzącej przez klasy białek i interakcje białko-białko.

Zamiast tego projekcja białek na przestrzenie funkcjonalne, lekowe i chorobowe umożliwia pomiar odległości funkcjonalnej między tkanką a płynami biologicznymi. Bliskość w tych abstrakcyjnych przestrzeniach oznacza niski poziom zniekształceń w kanale informacyjnym (a tym samym wysoką wydajność biopłynu). Jednak obecne podejścia do przewidywania biomarkerów analizują oddzielnie tkanki i płyny biologiczne.

Metody odkrywania

Podejście genomowe

Istnieją cztery główne metody analizy genomu. Po pierwsze, do wyizolowania zestawu sekwencji RNA można zastosować metodę Northern blot . Po drugie i po trzecie, można je analizować za pomocą standardowych ekspresji genów lub badać za pomocą SAGE . Na koniec mikromacierzy DNA w celu określenia częstości występowania każdego genu; informacje te można wykorzystać do określenia, czy gen jest biomarkerem.

Często reakcja łańcuchowa polimerazy jest używana do tworzenia wielu kopii sekwencji, aby ułatwić z nimi pracę. W lutym 2016 r. dr Laura Elnitski i spółka wykorzystali tę technikę do wykrycia biomarkera wspólnego dla pięciu rodzajów raka.

Podejście proteomiczne

  1. STRONA 2D
  2. LC-MS
  3. SELDI-TOF (lub MALDI-TOF )
  4. Macierz przeciwciał
  5. Mikromacierz tkankowa

Podejście metaboliczne

Termin metabolomiczny został niedawno wprowadzony w celu uwzględnienia globalnej analizy wszystkich metabolitów w próbce biologicznej. Powiązany termin, metabonomika, został wprowadzony w celu odniesienia się konkretnie do analizy odpowiedzi metabolicznych na leki lub choroby. Metabonomika stała się głównym obszarem badań; jest to złożone badanie biologiczne systemu , stosowane jako metoda identyfikacji biomarkera różnych chorób. Ogólnie rzecz biorąc, w większości przypadków chorobowych szlak metaboliczny był lub był aktywowany lub dezaktywowany – parametr ten można zatem wykorzystać jako marker niektórych chorób. Szlaki produkcji serotoniny, aktywowane na przykład u osoby, która ostatnio spożywała alkohol, mogą być markerem metabolicznym niedawnego spożycia alkoholu .

Podejście lipidowe

Lipidomika odnosi się do analizy lipidów . Ponieważ lipidy mają unikalne właściwości fizyczne , tradycyjnie trudno je było badać. Jednak udoskonalenia nowych platform analitycznych umożliwiły identyfikację i oznaczenie ilościowe większości metabolitów lipidów z pojedynczej próbki. Trzy kluczowe platformy wykorzystywane do profilowania lipidów obejmują spektrometrię mas , chromatografię i jądrowy rezonans magnetyczny. Spektrometrię mas zastosowano do wyznaczenia względnego stężenia i składu cząstek lipoprotein o dużej gęstości (HDL) z ekstraktów lipidowych wyizolowanych od z pomostowaniem wieńcowym i zdrowych ochotników. Odkryli, że cząsteczki HDL pochodzące od pacjentów z bypassem wieńcowym zawierały znacznie mniej sfingomieliny w stosunku do fosfatydylocholiny i wyższe triglicerydy w stosunku do estrów cholesterolu . Profilowanie lipidomiczne wykorzystano również do zbadania wpływu rozyglitazonu , agonisty PPARγ , na metabolizm lipidów u myszy. Zaobserwowano, że rozyglitazon zmienia skład lipidów w różnych narządach. Zwiększa gromadzenie się trójglicerydów w wątrobie; zmienione wolne kwasy tłuszczowe w sercu, tkance tłuszczowej i sercu; i zmniejszone poziomy trójglicerydów w osoczu.

Podejście glikemiczne

Glikozylacja jest powszechną potranslacyjną modyfikacją białek, a prawie wszystkie powierzchniowe i wydzielane białka komórki są modyfikowane przez kowalencyjnie połączone węglowodany. Eukariotyczne glikany ogólnie dzielą się na dwie główne grupy: N- i O-glikany, w których łańcuchy glikanów są połączone odpowiednio z resztami asparaginy i seryny/treoniny. Glikany są niezbędnymi mediatorami procesów biologicznych, takich jak fałdowanie białek, sygnalizacja komórkowa, zapłodnienie, embriogeneza, rozwój neuronów, aktywność hormonów oraz proliferacja komórek i ich organizacja w określone tkanki. Ponadto przytłaczające dane potwierdzają znaczenie glikozylacji w rozpoznawaniu patogenów, stanach zapalnych, wrodzonych odpowiedziach immunologicznych oraz rozwoju chorób autoimmunologicznych i raka. Jednak identyfikacja tych biomarkerów nie była łatwa, głównie ze względu na różnorodność strukturalną i liczne możliwe izomery glikanów. Na szczęście glikomika staje się coraz bardziej wykonalna dzięki znacznym ulepszeniom w spektrometrii mas i nauce o separacji.

Stymulacja krwi ex vivo

ex vivo to proces, za pomocą którego naukowcy mogą analizować immunologiczne biomarkery działania leków u zdrowych ochotników. Próbki krwi (pobrane od zdrowych ochotników) są stymulowane w laboratorium w celu aktywacji układu odpornościowego. ex vivo umożliwiają zatem ocenę wpływu nowego związku na „żywy system”, w którym układ odpornościowy został wystawiony na próbę. Większość badań z wykorzystaniem tej metody jest przeprowadzana przez organizacje badań klinicznych fazy I , co pozwala im na pobieranie próbek krwi i natychmiastową ich analizę, aby nie uległy pogorszeniu.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Czasopisma naukowe z dziedziny
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Biomarker_discovery&oldid=1105228288 ”