Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Биомаркерлерді табу – биомаркерлерді анықтау процесін сипаттайтын медициналық термин. Медицинада көп қолданылатын қан сынақтарының көпшілігі биомаркерлер болып табылады. Фармацевтикалық өнеркәсіп биомаркерлерді табуға қызығушылық танытуда; қан сынағы немесе басқа биомаркерлер клиникалық сынақтарда аурудың белгісі ретінде, сондай-ақ дәрілердің әлеуетті нысанасы ретінде қолданылуы мүмкін.
Biomarker discovery is a medical term describing the process by which biomarkers are discovered. Many commonly used blood tests in medicine are biomarkers. There is interest in biomarker discovery on the part of the pharmaceutical industry; blood test or other biomarkers could serve as intermediate markers of disease in clinical trials, and as possible drug targets.
Әрекет ету механизмі
Бұл сынақтардың табылу жолын биомаркерлерді табу деп қарастыруға болады, бірақ олардың анықталуы көбінесе біртіндеп, біреуден кейін біреу болып жүргізілді. Көптеген белгілі сынақтар физиология немесе биохимия салаларындағы биологиялық түсініктерге негізделіп анықталды, сондықтан бір уақытта тек бірнеше маркер қарастырылды. Биомаркерді табудың мысалы – бүйрек функциясын бағалау үшін инулиннің қолданылуы. Осы процестен табиғи молекула (креатинин) табылды, бұл инсулин инъекциясын қажет етпестен сол өлшемдерді жасауға мүмкіндік берді. Биомаркерлерді табуға деген қазіргі қызығушылық жаңа молекулалық-биологиялық техникалардың дамуымен байланысты, олар ауру механизмдерін толық түсінбестен де маңызды маркерлерді жылдам табуға үміт береді. Көптеген мүмкін биомолекулаларды бір уақытта тексеру арқылы параллель тәсіл қолдануға болады; геномика және протеомика – осы процесте қолданылатын технологиялардың бірнешесі. Secretomics та биомаркерлерді іздеуде маңызды технология ретінде пайда болды, бірақ маңызды техникалық қиындықтар әлі де бар. Фенотип пен биологиялық функцияның клиникалық маңызы бар белок биомаркерлерін анықтау – диагностикалық мүмкіндіктерді кеңейтетін, қарқынды дамып келе жатқан зерттеу саласы. Жақында көптеген ауруларға қатысты биомаркерлер пайда болды, соның ішінде простата безгегі үшін простатаға тән антиген (PSA) және жүрек аурулары үшін C-реактивті белок (CRP). ДНК метилирлеу деңгейіне негізделген жасушалардың, тіндердің және мүшелердің жасын өлшейтін эпигенетикалық сағат, ең дәл геномдық биомаркер болып саналады. Қан мен зәр сияқты оңай алуға болатын биосұйықтықтардан алынған биомаркерлерді пайдалану, қол жеткізу қиын тіндер мен мүшелердің жағдайын бағалауда тиімді. Биосұйықтықтар инвазивті немесе жүзеге асыру қиын әдістерге (мысалы, тіндердің биопсиясына) қарағанда оңай қол жетімді. Биосұйықтықтарда тіндердің ақуыздары бар және олар гормоналды коммуникацияның тиімді құралы болып табылады. Тін ақпаратты жіберуші ретінде, ал биосұйықтық (дәрігермен алынған) – қабылдаушы ретінде әрекет етеді. Биосұйықтықтың ақпараттық құндылығы арнаның сенімділігіне байланысты. Арнаның сенімділігін төмендететін шу көздеріне басқа тіндерден алынған ақуыздардың қосылуы (немесе өзінің биосұйықтығынан) жатады; ақуыздар гломерулярлық сүзілу арқылы жоғалуы мүмкін. Бұл факторлар биосұйықтықтың ақуыздық құрамына елеулі әсер етеді. Сонымен қатар, тек ақуыздың қабаттасуын қарастыру ақуыз кластары мен ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесулері арқылы жүзеге асырылатын ақпараттық жіберуді қанағаттандырмайды. Оның орнына, ақуыздардың функционалдық, дәрілік және ауру кеңістіктеріне проекциялау тіндер мен биосұйықтықтар арасындағы функционалдық қашықтықты өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл абстрактілі кеңістіктердегі жақындық ақпарат арнасы бойынша бұрмаланудың төмен деңгейін көрсетеді (демек, биосұйықтықтың жоғары өнімділігі). Дегенмен, биомаркерлерді болжаудың қазіргі тәсілдері тіндер мен биосұйықтықтарды бөлек талдайды.
The way that these tests have been found can be viewed as biomarker discovery; however, their identification has primarily been made one at a time. Many well known tests have been identified based on biological insight from the fields of physiology or biochemistry; therefore, only a few markers at a time have been considered. An example of biomarker discovery is the use of inulin to assess kidney function. From this process a naturally occurring molecule (creatinine) was discovered, enabling the same measurements to be made without insulin injections. The recent interest in biomarker discovery is spurred by new molecular biologic techniques, which promise to find relevant markers rapidly without detailed insight into the mechanisms of a disease. By screening many possible biomolecules at a time, a parallel approach can be attempted; genomics and proteomics are some technologies used in this process. Secretomics has also emerged as an important technology in the high throughput search for biomarkers; however, significant technical difficulties remain. The identification of clinically significant protein biomarkers of phenotype and biological function is an expanding area of research which will extend diagnostic capabilities. Biomarkers for a number of diseases have recently emerged, including prostate specific antigen (PSA) for prostate cancer and C reactive protein (CRP) for heart disease. The epigenetic clock which measures the age of cells/tissues/organs based on DNA methylation levels is arguably the most accurate genomic biomarker. Using biomarkers from easily assessable biofluids (e. g. blood and urine) is beneficial in evaluating the state of harder to reach tissues and organs. Biofluids are more readily accessible, unlike more invasive or unfeasible techniques (such as tissue biopsy). Biofluids contain proteins from tissues and serve as effective hormonal communicators. The tissue acts as a transmitter of information, and the biofluid (sampled by physician) acts as a receiver. The informativeness of the biofluid relies on the fidelity of the channel. Sources of noise which decrease fidelity include the addition of proteins derived from other tissues (or from the biofluid itself); proteins may also be lost through glomerular filtration. These factors can significantly influence the protein composition of a biofluid. In addition, simply looking at protein overlap would miss information transmission occurring through classes of proteins and protein protein interactions. Instead, the proteins' projection onto functional, drug, and disease spaces allow measurement of the functional distance between tissue and biofluids. Proximity in these abstract spaces signifies a low level of distortion across the information channel (and, hence, high performance by the biofluid). However, current approaches to biomarker prediction have analyzed tissues and biofluids separately.
Геномдық әдіс
Геномдық талдаудың төрт негізгі әдісі бар. Біріншіден, РНК тізбектерінің жиынтығын бөліп алу үшін солтүстік блотты қолдануға болады. Екіншіден және үшіншіден, оларды стандартты ген экспрессиясы әдістерімен талдауға немесе SAGE арқылы қарап шығуға болады. Соңында, әр геннің жиілігін анықтау үшін ДНК микромассивін өлшеу жүргізіледі; бұл ақпарат геннің биомаркер екенін анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін. Көбінесе полимераза тізбектік реакциясы (ПТР) тізбектердің көптеген көшірмелерін жасау үшін қолданылады, бұл олармен жұмыс істеуді жеңілдетеді. 2016 жылдың ақпан айында доктор Лора Эльницки және оның командасы осы әдісті бес түрлі қатерлі ісікке тән биомаркерді анықтау үшін пайдаланды.
There are four major methods for genomic analysis. First, a northern blot can be used to isolate a set of RNA sequences. Second and third, they can be analyzed by standard Gene expression techniques, or surveyed using SAGE. Lastly, a DNA microarray measurement can be taken, to determine the frequency of each gene; this information can be used to determine whether a gene is a biomarker. Often, a polymerase chain reaction is used to create many copies of the sequences to make them easier to work with. In February 2016, Dr. Laura Elnitski and company used this technique to detect a biomarker shared by five types of cancer.
Метаболомиялық тәсіл
Метаболомика термині жақында биологиялық үлгідегі барлық метаболиттердің толық талдауын жүргізу үшін енгізілді. Метабономика термині дәрі-дәрмектерге немесе ауруларға жауап ретіндегі метаболикалық өзгерістерді талдау үшін қолданылады. Метабономика зерттеудің маңызды саласы болып дамыды; ол әртүрлі аурулардың биомаркерлерін анықтауға қолданылатын күрделі жүйелік биологиялық зерттеу болып табылады. Көбінесе ауру жағдайларында метаболикалық жолдар белсенді немесе белсенді емес күйге өтеді, осы параметрді кейбір ауруларды анықтау үшін маркер ретінде пайдалануға болады. Мысалы, жақында алкоголь ішкен адамда белсендірілген серотонин өндірісі жолдары, жақында алкоголь ішкенін анықтау үшін метаболикалық маркер ретінде қолданылуы мүмкін.
The term metabolomic has been recently introduced to address the global analysis of all metabolites in a biological sample. A related term, metabonomics, was introduced to refer specifically to the analysis of metabolic responses to drugs or diseases. Metabonomics has become a major area of research; it is the complex system biological study, used as a method to identify the biomarker for various disease. In general, in most disease cases, a metabolic pathway had or has been either activated or deactivated this parameter can thus be used as a marker for some diseases. Serotonin production pathways, activated in a person who has recently consumed alcohol for instance, can be a metabolic marker of recent alcohol consumption.
Липидомика әдісі
Липидомика – липидтерді талдауды білдіреді. Липидтердің ерекше физикалық қасиеттері болғандықтан, оларды зерттеу дәстүрлі түрде қиын болды. Дегенмен, жаңа талдау платформаларының жетілдірілуі липидтердің көптеген метаболиттерін бір үлгіден анықтауға және оларды сандық өлшеуге мүмкіндік берді. Липидтік профильдеу үшін қолданылатын үш негізгі платформаға массалық спектрометрия, хроматография және ядролық магниттік резонанс жатады. Массалық спектрометрия коронарлық шунттау операциясы жасаған науқастар мен сау еріктілерден алынған липидтік экстракттардан жоғары тығыздықты липопротеиндердің (ЖТЛ) бөлшектерінің салыстырмалы концентрациясы мен құрамын анықтау үшін қолданылды. Олар коронарлық шунттау операциясы жасаған науқастардың ЖТЛ бөлшектерінде фосфатидилхолинге қарағанда сфингомиелиннің мөлшері айтарлықтай төмен, ал холестерин эфирлеріне қарағанда триглицеридтердің мөлшері жоғары екенін анықтады. Липидомикалық профильдеу PPARγ агонисінің егеуқұйрықтардағы липид метаболизміне тигізетін әсерін зерттеу үшін де қолданылды. Розиглитазонның әртүрлі органдардағы липидтік құрамды өзгертетіні байқалды. Ол бауырда триглицеридтердің жиналуын күшейтті, жүрек, майлы тіндер және қайтадан жүрек тініндегі бос май қышқылдарының құрамын өзгертті, сондай-ақ плазмадағы триглицеридтердің деңгейін төмендетті.
Lipidomics refers to the analysis of lipids. Since lipids have unique physical properties, they have been traditionally difficult to study. However, improvements in new analytical platforms have made it possible to identify and to quantify most of lipids metabolites from a single sample. Three key platforms used for lipid profiling include mass spectrometry, chromatography, and nuclear magnetic resonance. Mass spectrometry was used to delineate the relative concentration and composition of high density lipoproteins (HDL) particles from lipid extracts isolated from coronary bypass patients and healthy volunteers. They found that HDL particles from coronary bypass patients contained significantly less sphingomyelin relative to phosphatidylcholine and higher triglycerides relative to cholesteryl esters. Lipidomic profiling was also used to study the effect of rosiglitazone, a PPARγ agonist, on lipid metabolism on mice. Rosiglitazone was observed to alter lipid composition in different organs. It increased triglycerides accumulation in the liver; altered free fatty acids in the heart, in the adipose tissue, and in the heart; and reduced triglyceride levels in plasma.
Гликомикалық әдіс
Гликозилдеу – кең таралған посттрансляциялық белок модификациясы, және жасуша бетіндегі және секрецияланатын белоктардың көбі ковалентті байланысқан көмірсулар арқылы модификацияланады. Эукариоттық гликандар негізінен екі негізгі топқа бөлінеді: N және O гликандары, онда гликан тізбектері аспарагин және серин/треонин қалдықтарына тікелей байланысады. Гликандар белоктың бүктелуі, жасуша сигнализациясы, ұрықтандыру, эмбриогенез, нейрондық даму, гормондық активтілік және жасушалардың көбеюі мен белгілі бір тіндерге ұйымдасуы сияқты биологиялық процестердің маңызды медиаторлары болып табылады. Сонымен қатар, көптеген деректер гликозилдеудің патогендерді тану, қабыну, туа біткен иммундық жауаптар, аутоиммундық аурулар мен қатерлі ісіктердің дамуындағы маңыздылығын көрсетеді. Дегенмен, осы биомаркерлерді анықтау қиынға түседі, себебі олардың құрылымдық әртүрлілігі және көптеген мүмкін гликан изомерлері бар. Ақыр соңында, массалық спектрометрия және ажырату ғылымдарындағы маңызды жетістіктердің арқасында гликомика енді мүмкін болып келеді.
Glycosylation is a common posttranslational protein modifications, and almost all cell surface and secreted proteins are modified by covalently linked carbohydrates. Eukaryotic glycans are generally classified into two main groups: N and O glycans, where the glycan chains are linked to asparagine and serine/threonine residues, respectively. Glycans are essential mediators of biological processes such as protein folding, cell signalling, fertilization, embryogenesis, neuronal development, hormone activity and the proliferation of cells and their organization into specific tissues. In addition, overwhelming data supports the relevance of glycosylation in pathogen recognition, inflammation, innate immune responses, and the development of autoimmune diseases and cancer. However, the identification of these biomarkers has not been easy, mainly due to the structural diversity and numerous possible glycan isomers. Fortunately, glycomics is becoming more feasible due to major improvements in mass spectrometry and separation science.
Ex vivo қанды ынталандыру
Ex vivo қанды стимуляциялау – зерттеушілердің сау еріктілердегі дәрілердің иммунологиялық биомаркерлерін талдауға мүмкіндік беретін процесс. Иммундық жүйені белсендіру үшін сау еріктілерден алынған қан үлгілері зертханада стимуляцияланады. Сондықтан, ex vivo қанды стимуляциялау зерттеулері иммундық жүйеге шақыру жасалған "тірі жүйеде" жаңа заттың әсерін бағалауға мүмкіндік береді. Осы әдісті қолданатын зерттеулердің көп бөлігін І фазалық клиникалық зерттеулерді жүргізетін ұйымдар атқарады, бұл оларға қан үлгілерін дереу жинап, нашарлауын болдырмау үшін талдау жасауға мүмкіндік береді.
Ex vivo blood stimulation is the process by which researchers can analyse the immunological biomarkers of drug effects in healthy volunteers. Blood samples (taken from healthy volunteers) are stimulated in the laboratory to activate the immune system. Ex vivo blood stimulation studies, therefore, allow the evaluation of the effect of a new compound in a "living system" in which the immune system has been challenged. Most research using this method is carried out by Phase I clinical research organisations, allowing them to collect blood samples and analyse them instantly so they do not deteriorate.