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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.