Кіріспе
Медицинада биомаркер – қандай да бір аурудың ауырлығын немесе оның болуын өлшейтін көрсеткіш. Ол “жасушалар, тіндер немесе сұйықтықтардағы жасушалық, биохимиялық немесе молекулалық өзгеріс” ретінде анықталады, оны қалыпты биологиялық процестерді, патогендік процестерді немесе терапиялық шараларға фармакологиялық жауаптарды көрсету үшін өлшеуге және бағалауға болады. Биомаркер – ағзаның функциясын немесе денсаулықтың басқа да аспектілерін зерттеу үшін ағзаға енгізілетін зат болуы мүмкін. Мысалы, рубидий хлориді жүрек бұлшық еттерінің қанмен қамтылуын бағалау үшін изотоптық белгілеуде қолданылады. Ол сондай-ақ белгілі бір аурудың жағдайын көрсететін зат болуы мүмкін, мысалы, антидененің болуы инфекцияны білдіруі мүмкін. Нақтырақ айтқанда, биомаркер аурудың қаупімен немесе прогрессиясымен, немесе аурудың белгілі бір емге сезімталдығымен байланысты белоктың экспрессиясының немесе күйінің өзгеруін көрсетеді. Биомаркерлер – денедегі қан немесе тіндер сияқты бөліктерде анықталып, өлшенетін биологиялық қасиеттер немесе молекулалар. Олар организмдегі қалыпты немесе ауру процестерін көрсетеді. Биомаркерлер – белгілі бір жасушалар, молекулалар немесе гендер, гендердің өнімдері, ферменттер немесе гормондар болуы мүмкін. Күрделі мүшелік функциялар немесе биологиялық құрылымдардың жалпы сипаттамалық өзгерістері де биомаркер ретінде қызмет ете алады. Биомаркерлер термині салыстырмалы түрде жаңа болғанымен, олар клиникалық зерттеулерде және клиникалық диагностикада ұзақ уақыттан бері қолданылып келеді. Мысалы, дене температурасы – қызбаның белгілі биомаркері. Инсульттің қаупін анықтау үшін қан қысымы қолданылады. Холестериннің биомаркер екені және жүрек-қан тамырлары ауруларының тәуекелінің көрсеткіші екені, сондай-ақ С-реактивті белоктың (СРБ) қабынудың белгісі екені де кеңінен белгілі. Биомаркерлер аурудың прогресін өлшеу, белгілі бір қатерлі ісік түріне арналған ең тиімді емдеу режимін бағалау және қатерлі ісікке немесе оның қайталануына ұзақ мерзімді сезімталдықты анықтау сияқты көптеген жағдайларда пайдалы. Биомаркерлер аурудың алғашқы табиғи тарихынан бастап оның прогрессиясын сипаттайды. Биомаркерлер ауруға сезімталдықты және оның ауырлығын бағалайды, бұл нәтижелерді болжауға, шаралар қолдануға және емдеуге жауапты бағалауға мүмкіндік береді. Сот медицинасы және эпидемиологиялық тұрғыдан алғанда, биомаркерлер қоршаған ортаның қауіп факторлары арасындағы қарым-қатынас туралы ерекше түсінік береді. Параметр химиялық, физикалық немесе биологиялық болуы мүмкін. Молекулалық тұрғыдан алғанда, биомаркер – геномдық, протеомикалық технологиялар немесе бейнелеу технологияларын қолдану арқылы анықталуы мүмкін маркерлердің ішкі жиынтығы. Биомаркерлер медициналық биологияда маңызды рөл атқарады. Биомаркерлер ауруды ерте диагностикалауға, аурудың алдын алуға, дәрілік мақсатты анықтауға, дәріге реакцияны және т.б. көмектеседі. Көптеген аурулар үшін бірнеше биомаркерлер анықталды, мысалы, холестеринге арналған сарысудағы ТТХ, қан қысымы және Р53 гені мен ММФ-тар қатерлі ісіктің белгілері ретінде.
Аурумен және дәрі-дәрмекпен байланысты биомаркерлер
Аурумен байланысты және дәрі-дәрмекпен байланысты биомаркерлерді ажырату қажет. Аурумен байланысты биомаркерлер емнің науқасқа тигізер ықтимал әсерін көрсетеді (қауіп индикаторы немесе болжамдық биомаркерлер), егер ауру бұрыннан бар болса (диагностикалық биомаркер), немесе емдеу түріне қарамастан, мұндай ауру жеке жағдайда қалай дамуы мүмкін (прогноздық биомаркер). Болжамдық биомаркерлер белгілі бір емдеу түріне ең ықтимал жауапты бағалауға көмектеседі, ал прогностикалық маркерлер емдеумен немесе емдеусіз аурудың прогрессиясын көрсетеді. Керісінше, дәрі-дәрмекпен байланысты биомаркерлер дәрінің белгілі бір науқасқа тиімді болатынын және науқастың денесі оны қалай өңдейтінін көрсетеді. Қан құрамындағы параметрлер сияқты бұрыннан белгілі өлшемдерге қоса, әртүрлі медициналық мамандықтарда қолданылатын көптеген жаңа биомаркерлер бар. Қазіргі уақытта инновациялық және тиімді биомаркерлерді табу және әзірлеу бойынша қарқынды жұмыстар жүргізілуде. Бұл "жаңа" биомаркерлер алдын алу медицинасының негізіне айналды, яғни ауруларды немесе ауру қаупін ертерек танитын және аурудың дамуын болдырмау үшін арнайы шаралар қолданатын медицина. Биомаркерлер жеке медицинаның кілті ретінде қарастырылады, бұл ауру процестеріне тиімді араласу үшін белгілі бір науқастарға жеке бейімделген емдеу әдістері. Көбінесе мұндай биомаркерлер метаболизм процестеріндегі өзгерістерді көрсетеді. Медицинадағы "классикалық" биомаркер – дәрігерге диагноз қою және емдеу бағытын таңдау кезінде шешім қабылдауға көмектесетін зертханалық параметр. Мысалы, науқастың қанындағы белгілі бір аутоантителоларды анықтау аутоиммундық аурудың сенімді биомаркері болып табылады, ал ревматоидты факторларды анықтау 50 жылдан астам уақыт бойы ревматоидты артриттің (РА) маңызды диагностикалық маркері болып табылады. Автоиммундық ауруды диагностикалау үшін организмнің өзіндік цитруллинді ақуыздарына қарсы антиденелер ерекше құнды. Бұл АСҚА (АСҚА – антицитруллинді ақуыз/пептидтік антидене) РА-ның алғашқы белгілері пайда болғанға дейін қанда анықталуы мүмкін. Осылайша, олар осы аутоиммундық ауруды ерте диагностикалау үшін аса құнды биомаркерлер болып табылады. Сонымен қатар, олар аурудың сүйектер мен буындарға ауыр зақым келтіру қаупі бар екенін көрсетеді, бұл дәрігерге диагноз қою және емдеу жоспарын әзірлеу кезінде маңызды құрал болып табылады. Сонымен қатар, АСҚА-ның ревматоидты артритпен емдеудің табыстылығын бақылауда өте пайдалы болатынына айғақтар да көбейіп келеді. Бұл заманауи биологиялық препараттарды дәл қолдануға мүмкіндік береді. Дәрігерлер жақын арада әр науқастың ревматоидты артритін жеке емдеу әдісін жасай аламыз деп үміттенеді. Häupl T. et al. бойынша, емдеуге жауапты болжау медицинадағы биомаркерлерді зерттеудің ең маңызды мақсаты болады. Жаңа биологиялық агенттердің саны артуымен бірге, АСҚА сияқты молекулалық параметрлерді анықтау үшін қысым артады, бұл терапиялық шешімді басқаруға ғана емес, сонымен қатар жаңа биологиялық агенттерді клиникалық зерттеулерде сынауға болатын ең маңызды мақсаттарды анықтауға көмектеседі. 1998 жылы NIH зерттеу тобы мынадай анықтамаға қол қойды: "әдеттегі биологиялық процестердің, патогендік процестердің немесе терапиялық араласудың фармакологиялық жауаптарының индикаторы ретінде объективті өлшенетін және бағаланатын сипаттама". Бұрын биомаркерлер негізінен қан қысымы мен жүрек соғуы сияқты физиологиялық көрсеткіштер болатын. Жақында биомаркер молекулалық биомаркердің синонимине айналды, мысалы, простата қатерлі ісігінің молекулалық биомаркері ретінде простатаның жоғарылатылған спецификалық антигені немесе бауыр функциясының тестілері ретінде ферменттік талдауларды пайдалану. Жақында онкологияда биомаркерлердің маңыздылығына, соның ішінде колоректальдық қатерлі ісік пен басқа да EGFR-мен байланысты қатерлі ісіктердегі KRAS рөліне қызығушылық артты. Омыртқалары KRAS генінің мутациясын экспрессиялайтын науқастарда EGFR сигналды жолдың бір бөлігін құрайтын KRAS ақуызы әрқашан "қосылады". EGFR сигналының белсенділігі артып кеткені, EGFR сигналының жоғары ағымы цетуксимаб (Erbitux) сияқты EGFR ингибиторымен бұғатталғанда да, сигнал берудің төменгі ағымында жалғасатынын білдіреді және бұл қатерлі ісік жасушаларының өсуі мен көбеюіне әкеледі. Оғрықтың KRAS (дикий типке қарсы мутант) мәртебесін тексеру цетуксимабпен емдеудің ең көп пайдасы кімге тиесілігін анықтауға көмектеседі. Қазіргі уақытта қатерлі ісік пациенттерінің аз ғана пайызына тиімді ем қолжетімді. Сонымен қатар, көптеген қатерлі ісік пациенттеріне қатерлі ісік тым алға кеткен кезде диагноз қойылады. Биомаркерлер қатерлі ісікті ертерек анықтауға және жаңа дәрілерді әзірлеу процесін жақсартуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, биомаркерлер дәрігерлерге қатерлі ісік пациенттері үшін жеке емдеу жоспарларын әзірлеуге көмектеседі, осылайша дәрігерлерге науқастың омыртқасының түріне сәйкес дәрілерді таңдауға мүмкіндік береді. Осылайша, дәріге жауап беру деңгейі жақсарады, дәрінің зиянды әсері шектеледі және әртүрлі емдерді сынаумен және одан туындаған жағымсыз әсерлерді емдеумен байланысты шығындар төмендейді. Биомаркерлер эпидемиологиялық зерттеулердегі қоршаған ортаға ұшыраудың молекулалық индикаторларын пайдалануды да қамтиды, мысалы, адам папиллома вирусы немесе тамақ өнімдеріне ұшыраудың белгілі бір маркерлері, мысалы, 4 (метилнитрозамино) 1 (3 пиридил) 1 бутанон (NNK). Бүгінгі күнге дейін бас және мойын қатерлі ісігі үшін ешқандай биомаркерлер белгіленбеген.
Биомаркерлерге қойылатын талаптар
Созылмалы аурулар, емделуі жылдар бойы дәрі-дәрмек қабылдауды қажет ететін жағдайларда, дұрыс диагноз қою аса маңызды, әсіресе емдеудің күшті жағынғы әсерлері күтілгенде. Мұндай жағдайларда биомаркерлердің маңызы артып келеді, себебі олар қиын диагнозды растауға, тіпті оны мүмкін етуге көмектеседі. Альцгеймер ауруы немесе ревматоидты артрит сияқты көптеген аурулар көбінесе симптомсыз ерте кезеңде басталады. Мұндай симптомсыз науқастарда симптомдардың даму ықтималдығы әртүрлі болуы мүмкін. Осындай жағдайларда биомаркерлер жоғары тәуекел топтарын сенімді және уақтылы анықтауға көмектеседі, осылайша аурудың басталуына дейін немесе одан кейін мүмкіндігінше ертерек емдеуге болады. Биомаркерді диагностика үшін пайдалану үшін, сынама алу процедурасы мүмкіндігінше жеңіл болуы керек. Бұл дәрігердің қан, зәр немесе сілекей сынамасы болуы мүмкін, сондай-ақ қант диабетімен ауыратын науқастардың қан қызылшасын үнемі бақылау үшін өз саусақтарынан алатын қан тамшысы да болуы мүмкін. Емді жылдам бастау үшін биомаркерлік тесттен нәтиже алу жылдамдығы маңызды. Бірнеше минут ішінде нәтиже беретін жылдам тест – ең тиімдісі. Бұл дәрігерге пациентпен емдеу жолын талқылауға және қажет болған жағдайда тесттен кейін дереу емді бастауға мүмкіндік береді. Әрине, биомаркерді анықтау әдісі дәл және мүмкіндігінше қарапайым болуы керек. Әр түрлі зертханалардың нәтижелері айтарлықтай ерекшеленбеуі керек, ал биомаркердің тиімділігі диагноз қою, болжам жасау және ауруға шалдыққандардың тәуекелдерін бағалау үшін тәуелсіз зерттеулерде дәлелденуі керек. Клиникалық қолданысқа арналған биомаркердің жоғары сезімталдығы және ерекшелігі болуы қажет, мысалы, ≥0.9, бірақ оларды таңдағанда халық ерекшеліктері ескерілуі керек, сондықтан оң болжамдық және теріс болжамдық мәні маңыздырақ.
Биомаркерлерді жіктеу және қолдану
Биомаркерлерді әртүрлі критерийлер бойынша жіктеуге болады. Олардың ерекшеліктеріне қарай, оларды бейнелеу биомаркерлері (КТ, ПЭТ, МРТ) немесе молекулалық биомаркерлер деп жіктеуге болады, олардың үш кіші түрі бар: ұшқыш биомаркерлер, мысалы, тыныс, дене сұйықтығы немесе биопсиялық биомаркерлер. Молекулалық биомаркерлер – бұл бейнеленбейтін биомаркерлер, олар биологиялық үлгілерде (мысалы, плазма, сарысу, цереброспиналдық сұйықтық, бронхоальвеолярлық шаю, биопсия) өлшеуге мүмкіндік беретін биофизикалық қасиеттерге ие, және нуклеин қышқылына негізделген биомаркерлерді (мысалы, гендік мутациялар немесе полиморфизмдер, сандық гендік экспрессия талдауы), пептидтер, ақуыздар, липидтер метаболиттері және басқа да шағын молекулаларды қамтиды. Биомаркерлерді қолданылуына қарай да жіктеуге болады, мысалы: диагностикалық биомаркерлер (миокард инфарктісін диагностикалау үшін жүрек тропонині), аурудың сатысын анықтауға арналған биомаркерлер (мысалы, жүрек жеткіліксіздігі үшін мидың натрийретикалық пептиді), аурудың болжамдық биомаркерлері (қатерлі ісік биомаркерлері) және араласуға клиникалық жауапты бақылауға арналған биомаркерлер (диабетке қарсы емдеу үшін HbA1c). Биомаркерлердің тағы бір санатына жаңа дәрілерді әзірлеудің бастапқы кезеңдерінде шешім қабылдау үшін қолданылатын биомаркерлер кіреді. Мысалы, фармакодинамикалық (ФД) биомаркерлер – белгілі бір фармакологиялық жауаптың маркерлері болып табылады және дозаны оңтайландыру зерттеулерінде ерекше маңызға ие.
Сыныптар
Биомаркерлердің төрт негізгі классы бар: диагностикалық биомаркерлер, прогностикалық биомаркерлер, болжамдық биомаркерлер және фармакодинамикалық биомаркерлер.
Диагностикалық
Диагностикалық биомаркерлер аурудың бар-жоғын немесе аурудың субкатегориясы/субфенотипін анықтауға тәуелсіз ақпарат береді, сондай-ақ осы ауруды анықтауға көмектеседі. Мысалы, бас травмасы (БТ) қанға негізделген биомаркерлік тесті нейрондық Ubiquitin карбокси терминалды гидролазы L1 (UCH L1) және Glial фибрилляциялық қышқыл ақуызын (GFAP) өлшеуден тұрады, бұл орташа және жеңіл бас травмасы бар пациенттерде бас зақымдануын диагностикалауға көмектеседі, әйтпесе оны тек бастың компьютерлік томографиясы арқылы ғана анықтауға болар еді.
Прогноздық
Прогноздық биомаркерлер интервенцияға тәуелсіз түрде аурудың жағдайы туралы және нәтижелерді болжау туралы ақпарат береді. Прогноздық биомаркерлер аурудың табиғи дамуының жасырын кезеңіндегі адамдарды анықтай алады, бұл ауру тоқтағанға дейін оңтайлы емдеу мен алдын алуға мүмкіндік береді. Прогноздық биомаркерлер аурудың жағдайы туралы ақпаратты ауруға шағу ықтималдығын арттыратын немесе азайтатын ішкі алғышарттарды өлшеу арқылы ұсынады. Мысалы, қан қысымы және холестерин – ЖСҚ (Жүрек-қантамырлық аурулар) биомаркерлері болып табылады.
Болжамдау
Алдын ала біомаркерлер дәрінің тиімділігін бағалайды және дәрі күтілгендей әрекет ететінін көрсетеді, бірақ ауру туралы тікелей мәлімет бермейді.
Молекулалық биомаркерлерді ашу
Молекулалық биомаркерлер – геномика және протеомика сияқты негізгі және қолданылатын платформалар арқылы анықталатын биомаркерлер ретінде анықталған. Биомаркерлерді табу үшін көптеген геномикалық және протеомикалық техникалар бар, ал соңғы уақыттарда қолданылып жатқан бірнеше техникалар осы бетте келтірілген. Геномика және протеомика платформаларынан өзге, биомаркерді анықтау үшін метаболомика, липидомика, гликомика және секретомика ең көп қолданылатын техникалар болып табылады.
Клиникалық қолдану
Биомаркерлер клиникалық қолданылуына қарай молекулалық биомаркерлер, жасушалық биомаркерлер немесе бейнелеу биомаркерлері болып жіктелуі мүмкін.
Молекулалық
Молекулалық биомаркерлердің басты төрт түрі – геномдық биомаркерлер, транскриптомдық биомаркерлер, протеомдық биомаркерлер және метаболиттік биомаркерлер.
Геномдық
Геномдық биомаркерлер ДНК-ны геномдағы бұрыс тізбектерді, әдетте бір нуклеотидтік полиморфизмді анықтау арқылы талдайды. Генетикалық биомаркерлер қатерлі ісіктерде ерекше маңызды, себебі қатерлі ісік жасушаларының көпшілігі соматикалық мутацияларды тасымалдайды. Соматикалық мутациялар мұрагерлік мутациялардан айырмашылығы бар, себебі мутация барлық жасушаларда емес, тек ісік жасушаларында болады, бұл оларды анықтауды жеңілдетеді.
Транскриптомдық
Транскриптомдық биомаркерлер тек экзомды ғана емес, барлық РНК молекулаларын талдайды. Транскриптомдық биомаркерлер нақты жасушада немесе жасушалар тобындағы РНК-ның молекулалық идентификациясын және мөлшерін анықтайды. РНК экспрессиясының үлгілік талдауы жеке адамдардың емге жауап беруін болжауда диагностикалық және прогностикалық қабілеттілікті арттырады. Мысалы, сүт безі қатерлі ісігімен ауыратын пациенттердегі РНК-ның әртүрлі түрлері әртүрлі өмір сүру көрсеткіштерімен сипатталады.
Протеомдық
Протеомика ақуыздарды немесе ақуыз биомаркерлерін сандық талдауға және өзгерістерді анықтауға мүмкіндік береді. Ақуыз биомаркерлері ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесулері, трансляциядан кейінгі модификациялар және иммунологиялық жауаптар сияқты түрлі биологиялық өзгерістерді анықтайды.
Ұялы байланыс
Жасушалық биомаркерлер жасушаларды оқшаулауға, сұрыптауға, сандық мөлшерлеуге және олардың морфологиясы мен физиологиясы бойынша сипаттауға мүмкіндік береді. Жасушалық биомаркерлер клиникалық және зертханалық жағдайларда қолданылады, сондай-ақ олардың антигендеріне сүйене отырып, үлкен жасушалар жиынтығын ажырата алады. Жасушалық биомаркерлерді сұрыптау әдісінің мысалы – флуоресценттік белсенді жасушаларды сұрыптау.
Қаннан алынған белок биомаркерлері
Қандағы белок биомаркерлері жиі диагностикалық тест ретінде қолданылады, олар әдетте бір немесе бірнеше белокты бақылайды, олар аурудың немесе бұзылыстың болуын, немесе аурудың/бұзылыстың белгілі бір түрін көрсетеді. Мұндай қанға негізделген белок биомаркерлік тесті аурудың барысын болжау үшін де қолданылуы мүмкін. Мысалы, нейрондық Ubiquitin карбоксилдік терминалды гидролаза L1 (UCH L1) және Glial фибрилляциялық қышқылды белок (GFAP) жеңіл және орташа ауырлықтағы бас жарақаты алған науқастарда бас сүйегінің зақымдалуын анықтауға көмектеседі, бұл жағдайды басқа жағдайда тек бас компьютерлік томографиясы арқылы ғана анықтауға болады.
Бейнелеу биомаркерлері
Бейнелеу биомаркерлері молекулалық биомаркерлерге қарағанда ауруды ертерек анықтауға мүмкіндік береді және дәрі-дәрмек табу нарығында трансляциялық зерттеулерді жеңілдетеді. Мысалы, дәрі-дәрмектің қанша пайыз рецепторларға әсер ететінін анықтауға болады, бұл жаңа дәрі-дәрмек әзірлеу кезеңіндегі зерттеу уақытын және шығындарын қысқартады. Бейнелеу биомаркерлері инвазивті емес, бұл молекулалық биомаркерлерге қарағанда клиникалық артықшылық болып табылады. Кескіндік негіздегі биомаркерлердің мысалдары: рентген, компьютерлік томография (КТ), позитрондық эмиссиялық томография (ПЭТ), бір фотоэмиссиялық компьютерлік томография (СПЕКТ) және магниттік-резонанстық бейнелеу (МРТ). Бейнелеу технологиясын қолданатын көптеген жаңа биомаркерлер әзірленуде. Бейнелеу биомаркерлерінің көптеген артықшылықтары бар. Олар көбінесе инвазивті емес, және интуитивті, көп өлшемді нәтижелер береді. Сапалық және сандық деректерді қамтитын олар пациенттер үшін көбінесе ыңғайлы. Басқа да ақпарат көздерімен біріктірілгенде, олар диагноз қоюға тырысатын клиникалық дәрігерлерге өте пайдалы болуы мүмкін. Кардиологиялық бейнелеу биомаркерлерді зерттеудің белсенді саласы болып табылады. Артериялық тарылуды диагностикалаудың «алтын стандарты» болып саналатын, катетерді қажет ететін инвазивті процедура – коронарлық ангиография ұзақ жылдар бойы қолданылып келді, бірақ ғалымдар мен дәрігерлер инвазивті емес әдістерді әзірлеуге үміттенеді. Көптеген мамандар жүрек компьютерлік томографиясының (КТ) осы салада зор әлеуеті бар деп санайды, бірақ зерттеушілер әлі де «кальцийдің гүлденуі» деген құбылысқа байланысты мәселелерді шешуге тырысуда, онда кальций шөгінділері кескіннің сапасын нашарлатады. Магниттік-резонанстық томография (МРТ), оптикалық когеренттік томография (ОКТ) және жақын инфрақызыл спектроскопияны қолданатын тамыр ішіндегі бейнелеу әдістері де зерттелуде. Тағы бір жаңа бейнелеу биомаркері радиоактивті белгіленген флюдезоксиглюкозаны қамтиды. Позитрондық эмиссиялық томография (ПЭТ) денедегі жасушалардың глюкозаны қабылдау деңгейін өлшеу үшін қолданылады. Глюкозаны қадағалау арқылы дәрігерлер қабыну ошақтарын анықтай алады, себебі макрофагтар онда глюкозаны көп мөлшерде сіңіреді. Ісіктер де көп мөлшерде глюкоза сіңіреді, сондықтан оларды бақылау үшін де осы бейнелеу стратегиясын қолдануға болады. Радиобелгіленген глюкозаны қадағалау перспективалы техника болып табылады, өйткені ол қабыну мен ісік өсуіне маңызды қадамды тікелей өлшейді.
Магниттік резонанстық томография (МРТ) арқылы аурудың биомаркерлерін бейнелеу
МРТ-ның артықшылығы өте жоғары кеңістіктік ажыратымдылығы және морфологиялық және функционалдық бейнелеуде өте тиімді болуы. Дегенмен, МРТ-ның бірнеше кемшіліктері бар. Біріншіден, МРТ-ның сезімталдығы шамамен 10−3 моль/л-ден 10−5 моль/л-ге дейін, бұл басқа бейнелеу түрлерімен салыстырғанда өте шектеулі болуы мүмкін. Бұл мәселе атомдардың жоғары энергиялық күйі мен төмен энергиялық күйі арасындағы айырмашылықтың өте аз болуынан туындайды. Мысалы, 1,5 теслада, клиникалық МРТ үшін әдеттегі магниттік өріс күшінде, жоғары және төмен энергиялық күйлер арасындағы айырмашылық шамамен 2 миллионға 9 молекулаға тең. МР сезімталдығын арттыру үшін магниттік өріс күшін арттыру және оптикалық сорғылау немесе динамикалық ядролық поляризация арқылы гиперполяризация сияқты жақсартулар жасалды. Сонымен қатар, сезімталдықты арттыратын химиялық алмасуға негізделген сигнал күшейту схемаларының әртүрлі түрлері бар. МРТ арқылы ауру биомаркерлерін молекулалық деңгейде бейнелеу үшін жоғары ерекшелікке және жоғары релаксациялық қасиетке (сезімталдыққа) ие мақсатты МРТ контрасттық агенттер қажет. Бүгінгі күнге дейін көптеген зерттеулер МРТ арқылы молекулалық бейнелеуді жүзеге асыру үшін мақсатты МРТ контрасттық агенттерін әзірлеуге бағытталған. Әдетте, мақсатқа жету үшін пептидтер, антиденелер немесе кіші лигандтар, сондай-ақ HER 2 аффибодилері сияқты кіші белок домендері қолданылады. Контрасттық агенттердің сезімталдығын арттыру үшін бұл мақсатты топтар әдетте жоғары мөлшердегі МРТ контрасттық агенттеріне немесе жоғары релаксациялық қасиеттері бар МРТ контрасттық агенттеріне қосылады.
Эмбрионалды
Эмбриональды биомаркерлер ұрықтар үшін өте маңызды, себебі әрбір жасушаның қызметі биомаркерлер арқылы шешіледі. Регенеративтік медицинада эмбриональды шешек жасушаларын (ESC) қолдануға қатысты зерттеулер жүргізілді. Бұның себебі, жасуша ішіндегі белгілі бір биомаркерлер (көбінесе олардың қалыптасуының үшінші кезеңінде) жасушаның болашақ қызметін өзгерту үшін өзгеруі мүмкін, соның арқасында жаңа жасушалар жасалады. Эмбриональды биомаркердің бір мысалы – Oct 4 ақуызы.
Аутизм
Аутизм спектрінің бұзылыстары (АСБ) күрделі; аутизм – қоршаған орта мен генетикалық сезімталдықтың өзара әрекеттесуінен туындайтын, түрлі себептері бар медициналық жағдай. АСБ-мен байланысты биомаркерлерді анықтаудағы қиындық, олар белгілі бір кезеңге дейін ғана белсенді болатын генетикалық немесе нейробиологиялық өзгерістерді көрсетуі мүмкін. АСБ әртүрлі клиникалық белгілермен және генетикалық құрылыммен сипатталады, бұл ортақ генетикалық сезімталдық факторларын анықтауға кедергі келтіреді. Дегенмен, генетикалық ерекшеліктердің негізгі себебін анықтау мақсатында көптеген зерттеулер жүргізілуде.
Қатерлі ісік
Қатерлі ісікпен ауыратын науқастарға терапиялық араласу үшін қатерлі ісік биомаркерлерінің мүмкіндігі өте жоғары. Қатерлі ісік биомаркерлерінің көпшілігі ақуыздардан немесе ДНҚ-ның өзгерген бөліктерінен тұрады және барлық жасушаларда кездеседі, бірақ қатерлі ісік жасушаларында олардың деңгейі жоғарылайды. Әзірге жалпыға ортақ бір ісік биомаркері табылмады, бірақ қатерлі ісіктің әр түрі үшін биомаркер бар. Бұл ісік биомаркерлері ісіктің жағдайын қадағалау үшін қолданылады, бірақ нақты қатерлі ісікті диагностикалау үшін жеке-дара қолданыла алмайды. Қатерлі ісікке жасалған емнің нәтижесін бақылау үшін қолданылатын ісік маркерлерінің мысалдары: колоректальдық қатерлі ісік үшін Карциноэмбриональдық антиген (CEA) және простата қатерлі ісігі үшін Простатаға тән антиген (PSA). 2014 жылы қатерлі ісіктерді зерттеушілер циркуляциялық ісік жасушаларын (CTC) және циркуляциялық ісік ДНК-сын (ctDNA) ерекше жасушалық дифференциацияға және прогностикалық қабілеттерге ие, метастаздауға бейім ісік биомаркерлері ретінде анықтады. КТК және КТДН-ның толық мүмкіндіктерін анықтау үшін инновациялық технологияларды пайдалану қажет, бірақ олардың қызметін түсіну қатерлі ісіктің эволюциясы, таралуы және метастаздануы туралы жаңа түсініктерге әкелуі мүмкін.
Травматикалық ми жарақаты
Травматикалық ми жарақаты – мидың травмалық күш, мысалы, тікелей соққы немесе жарылыс толқынының әсерінен зақымдануы салдарынан туындайтын маңызды неврологиялық бұзылыс. Орталық нерв жүйесінің бұзылуларында, нейрондық жасуша денесінде орналасқан Ubiquitin карбоксильдік терминалды гидролаза L1 (UCH L1) және Glial фибрилляциялық қышқылды ақуыз (GFAP) – бұл жеңіл травматикалық ми жарақатында (ТМЖ) ми зақымдануының болуын анықтауға арналған, FDA-ның бірінші кластағы, қанға негізделген биомаркерлік тесті. Бұл тандемді биомаркерлерді алғаш рет доктор Кевин К. Ванг пен доктор Рональд Л. Хейс Флорида университетінің Макнайт Ми институтындағы нейробиологиялық зертханаларында 2003-2007 жылдары анықтады. Мұндағы ТМЖ қанға негізделген биомаркерлік тесті, нейрондық (UCH L1) және астроглиялық GFAP деңгейін өлшеуден тұрады, бұл орташа немесе жеңіл ТМЖ диагностикасында ми зақымдануының болуын анықтауға көмектеседі, және бұл басқа жағдайда тек бас миының компьютерлік томографиясы арқылы ғана анықталады. Гласгоу Кома Шкаласы (GCS) бойынша 9-15 (жеңіл ТМЖ) көрсеткіші бар 1900 ересек ТМЖ науқасы, жарақат алғаннан кейін 12 сағат ішінде алынған қан үлгілерімен тексерілді, UCH L1/GFAP тандемдік тестінің басқа жағдайда тек бас миының компьютерлік томографиясы арқылы анықтауға көмектесетінін анықтау үшін. Зерттеу нәтижелері BTI-дің жоғары сезімталдыққа (97,6%) және теріс болжамдық мәніне (NPV) (99,6%) ие екенін көрсетті. 2018 жылдың ақпан айында FDA осы жеңіл ТМЖ көрсеткіші үшін BTI-ді пайдалануға рұқсат берді.
Мүмкін болатын кемшіліктер
Клиникалық нәтижелерді бағалау үшін барлық биомаркерлерді аралық көрсеткіштер ретінде пайдалануға болмайды. Биомаркерлерді тексеру қиынға түсуі мүмкін және олардың қолданылу мақсатына қарай әртүрлі деңгейде тексеру талап етіледі. Егер биомаркерді емдік шараның тиімділігін өлшеу үшін қолданса, онда ол дәрінің тікелей әсерін көрсетуі керек.