Биомаркер (клетка) - Википедия - Biomarker (cell)

Для использования в других целях см. Биомаркер (значения).

А биомаркер, или же биологический маркер, определяется как «клеточное, биохимическое или молекулярное изменение в клетках, тканях или жидкостях, которое можно измерить и оценить, чтобы указать на нормальные биологические процессы, патогенные процессы или фармакологические реакции на терапевтическое вмешательство».[1]Биомаркеры характеризуют прогрессирование заболевания с самого раннего возраста. естественная история болезни. Биомаркеры оценивают восприимчивость и тяжесть заболевания, что позволяет прогнозировать результаты, определять вмешательства и оценивать терапевтические реакции. С точки зрения судебной медицины и эпидемиологии биомаркеры дают уникальное представление о взаимосвязи между факторами риска окружающей среды.[2]

Классы биомаркеров

Три широких класса биомаркеров: прогностические биомаркеры, прогностические биомаркеры и фармакодинамические биомаркеры.

Прогностические биомаркеры

Прогностический биомаркеры предоставляют независимую от вмешательства информацию о статусе болезни посредством скрининга, диагностики и мониторинга болезни. Прогностические биомаркеры могут указывать на людей в Инкубационный период естественной истории болезни, что позволяет оптимизировать терапию и профилактику до ее прекращения. Прогностические биомаркеры дают информацию о статусе болезни путем измерения внутренних предшественников, которые увеличивают или уменьшают вероятность развития болезни. Например, артериальное давление и холестерин биомаркеры для ССЗ.[2] Прогностические биомаркеры могут прямо или косвенно указывать на причинный путь заболевания. Если прогностический биомаркер является прямым этапом причинно-следственной связи, он является одним из факторов или продуктов заболевания. Прогностический биомаркер может быть косвенно связан с заболеванием, если он связан с изменением, вызванным воздействием, или связан с неизвестным фактором, связанным с воздействием или заболеванием.[3]

Прогностические биомаркеры

Прогностические биомаркеры измеряют действие лекарства и говорят о том, обладает ли лекарство ожидаемой активностью, но не предоставляют никакой прямой информации о заболевании.[3] Прогностические биомаркеры очень чувствительны и специфичны; поэтому они увеличиваются диагностический обоснованность специфического для участка действия препарата или токсина за счет устранения предвзятости и субъективности воспоминаний тех, кто подвергся воздействию. Например, когда человек подвергается воздействию лекарственного средства или токсина, концентрация этого лекарственного средства или токсина в организме или биологическая эффективная доза, обеспечивает более точный прогноз воздействия лекарственного средства или токсина по сравнению с оценкой или измерением токсина из источника или внешней среды.[2]

Фармакодинамические биомаркеры

Фармакодинамика (PD) биомаркеры могут измерять прямое взаимодействие между лекарством и его рецептором. Фармакодинамические биомаркеры выявляют механизмы действия лекарственного средства, если лекарство оказывает предполагаемое воздействие на биологию заболевания, идеальные биологические дозированные концентрации и механизмы физиологической реакции / устойчивости. Фармакодинамические биомаркеры особенно важны для лекарственных механизмов опухолевых клеток, где фармакодинамические конечные точки для лекарственного вмешательства могут быть оценены непосредственно на опухолевых тканях. Например, биомаркеры фосфорилирования белков указывают на изменения в целевой протеинкиназы и активация последующих сигнальных молекул.[4]

Клиническое применение биомаркеров

Биомаркеры можно классифицировать по их клиническому применению как молекулярные биомаркеры, клеточные биомаркеры или же визуализирующие биомаркеры.

Молекулярные биомаркеры

Четыре основных типа молекулярных биомаркеров: геномные биомаркеры, транскриптомные биомаркеры, протеомные биомаркеры и метаболические биомаркеры.

Геномные биомаркеры

Геномные биомаркеры анализируют ДНК, определяя нерегулярные последовательности в геном обычно однонуклеотидный полиморфизм. Генетические биомаркеры особенно важны при раке, потому что большинство линий раковых клеток несут соматические мутации. Соматические мутации отличаются от наследственных мутаций, потому что мутация есть не во всех клетках; только опухолевые клетки, что делает их легкой мишенью.

Транскриптомные биомаркеры

Транскриптомные биомаркеры анализируют все РНК молекулы, а не только экзом. Транскриптомные биомаркеры раскрывают молекулярную идентичность и концентрацию РНК в конкретной клетке или популяции. Анализ экспрессии РНК на основе паттернов обеспечивает расширенные диагностические и прогностические возможности при прогнозировании терапевтических реакций у людей. Например, разные подтипы РНК у больных раком груди имеют разную выживаемость.[5]

Протеомные биомаркеры

Протеомика позволяет проводить количественный анализ и обнаруживать изменения белков или белковых биомаркеров. Белковые биомаркеры обнаруживают различные биологические изменения, такие как белок-белковые взаимодействия, посттрансляционные модификации и иммунологические ответы.

Клеточные биомаркеры

Клеточные биомаркеры позволяют изолировать, отсортировать, количественно определить клетки и охарактеризовать их морфология и физиология. Клеточные биомаркеры используются как в клинических, так и в лабораторных условиях и могут различать большой образец клеток на основе их антигены. Пример методики сортировки клеточных биомаркеров: Флуоресцентно-активируемая сортировка клеток.[6]

Визуализирующие биомаркеры

Визуализирующие биомаркеры позволяют раньше обнаруживать болезнь по сравнению с молекулярными биомаркерами и упрощают трансляционные исследования на рынке открытия лекарств. Например, можно определить процент рецепторов, на которые нацелено лекарство, сократив время и деньги на исследования на этапе разработки нового лекарства. Биомаркеры визуализации также являются неинвазивными, что является клиническим преимуществом перед молекулярными биомаркерами. Некоторые из биомаркеров на основе изображений Рентгеновский снимок, Компьютерная томография (CT), Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), компьютерная томография одиночного фотоэмиссии (ОФЭКТ) и Магнитно-резонансная томография (МРТ).[7]

Примеры биомаркеров

  • Эмбриональный: Эмбриональные биомаркеры очень важны для плода, поскольку роль каждой клетки определяется с помощью биомаркеров. Были проведены исследования относительно использования эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) в регенеративной медицине. Это связано с тем, что некоторые биомаркеры внутри клетки могут быть изменены (скорее всего, на третичной стадии их формирования), чтобы изменить будущую роль клетки, тем самым создавая новые. Одним из примеров эмбрионального биомаркера является белок Октябрь-4.[8]
  • Мультиплексный анализ циркулирующих опухолевых клеток с использованием платформы QuantiGene ViewRNA CTC Platform
    Рак: Биомаркеры имеют чрезвычайно высокий потенциал для терапевтического вмешательства у онкологических больных. Большинство биомаркеров рака состоят из белков или измененных сегментов ДНК и экспрессируются во всех клетках, но с большей скоростью в раковых клетках. Пока не существует одного универсального биомаркера опухоли, но есть биомаркер для каждого типа рака. Эти биомаркеры опухолей используются для отслеживания состояния опухолей, но не могут служить единственным диагностическим средством для конкретных видов рака. Примеры опухолевых маркеров, используемых для последующего лечения рака: Карциноэмбриональный антиген (CEA) для колоректального рака и Специфический антиген простаты (ПСА) при раке простаты.[9] В 2014 году исследование рака выявило Циркулирующие опухолевые клетки (ЦКО) и Циркулирующая ДНК опухоли (ктДНК) как метастазирующий опухолевые биомаркеры со специальной клеточной дифференциацией и прогнозированием. Необходимо использовать инновационные технологии для определения всех возможностей ЦОК и ктДНК, но понимание их роли имеет потенциал для нового понимания эволюции, инвазии и метастазирования рака.[10]

Рекомендации

  1. ^ Майе, Ричард (апрель 2004 г.). «Биомаркеры: возможное использование и ограничения». NeuroRx. 1 (2): 182–188. Дои:10.1602 / Neurorx.1.2.182. ЧВК  534923. PMID  15717018.
  2. ^ а б c Майе, Ричард (2004). «Биомаркеры: возможное использование и ограничения». NeuroRx. 1: 182–8. Дои:10.1602 / Neurorx.1.2.182. ЧВК  534923. PMID  15717018.
  3. ^ а б Гейнор, Джастин; Лонго, Дэн; Чабнер, Брюс. "Фармакодинамические биомаркеры: не оправдывают ожиданий?". AACR.
  4. ^ Саркер, Дебашис; Уоркман, Пол (01.01.2007). «Фармакодинамические биомаркеры для молекулярной терапии рака». Достижения в исследованиях рака. 96: 213–268. Дои:10.1016 / S0065-230X (06) 96008-4. ISBN  9780120066964. ISSN  0065-230X. PMID  17161682.
  5. ^ Бленкирон, Чери; Гольдштейн, Леонард; Торн, Натали (2007). «Профили экспрессии микроРНК рака груди человека позволяют выявить новые маркеры подтипа опухоли». Геномная биология. 8 (10): R214. Дои:10.1186 / gb-2007-8-10-r214. ЧВК  2246288. PMID  17922911.
  6. ^ «Анализ клеточных биомаркеров - ImmuneHealth». Иммунное здоровье. Получено 2015-11-24.
  7. ^ «Перспектива визуализации биомаркеров» (PDF). Томас Рейтер.
  8. ^ Нагано, К; Йошида, Y; Исобе, Т. (2008). «Биомаркеры клеточной поверхности эмбриональных стволовых клеток». Протеомика. 8 (19): 4025–35. Дои:10.1002 / pmic.200800073. PMID  18763704.
  9. ^ «Онкомаркеры». Национальный институт рака. Получено 2015-11-24.
  10. ^ Haber, Daniel A .; Велкулеску, Виктор Э. (2014-06-01). «Анализ крови на рак: циркулирующие опухолевые клетки и циркулирующая опухолевая ДНК». Открытие рака. 4 (6): 650–661. Дои:10.1158 / 2159-8290.CD-13-1014. ISSN  2159-8274. ЧВК  4433544. PMID  24801577.