Биомаркер

редактировать

A биомаркер, или биологический маркер - это измеримый индикатор некоторых биологическое состояние или состояние. Биомаркеры часто измеряются и оцениваются для изучения нормальных биологических процессов, патогенных процессов или фармакологических реакций на терапевтическое вмешательство. Биомаркеры используются во многих научных областях.

Содержание

  • 1 Медицина
    • 1.1 Прогностический
    • 1.2 Диагностический
    • 1.3 Прогностический
  • 2 Исследования
  • 3 Нормативная валидация для клинического использования
    • 3.1 Подтверждение концепции
    • 3.2 Экспериментальная проверка
    • 3.3 Проверка аналитических характеристик
    • 3.4 Стандартизация протокола
  • 4 Этические вопросы
  • 5 Клеточная биология
  • 6 Приложения в химии, геологии и астробиологии
  • 7 Экотоксикология
  • 8 История
    • 8.1 Определение
  • 9 Активный биомониторинг
  • 10 См. Также
  • 11 Ссылки

Медицина

Биомаркеры, используемые в медицине или точной медицине, являются часть относительно нового набора клинических инструментов. Они делятся на 3 основных категории в зависимости от их клинического применения. Они классифицируются как молекулярные биомаркеры, клеточные биомаркеры или биомаркеры визуализации. Все 3 типа биомаркеров играют клиническую роль в сужении или принятии решений о лечении и подпадают под подкатегорию, являясь прогностическими, прогностическими или диагностическими.

Прогнозирующий

Прогнозирующие молекулярные, клеточные или визуализирующие биомаркеры, прошедшие валидацию, могут служить методом прогнозирования клинических исходов. Прогностические биомаркеры используются для оптимизации идеального лечения и часто указывают на вероятность получения положительного эффекта от конкретной терапии. Например, молекулярные биомаркеры, расположенные на стыке специфической для патологии архитектуры молекулярного процесса и механизма действия лекарства, обещают улавливать аспекты, позволяющие оценить индивидуальный ответ на лечение. Это предлагает двойной подход как к выявлению тенденций в ретроспективных исследованиях, так и к использованию биомаркеров для прогнозирования результатов. Например, при метастатическом колоректальном раке прогностические биомаркеры могут служить способом оценки и улучшения показателей выживаемости пациентов, а в каждом индивидуальном случае они могут служить способом избавления пациентов от ненужной токсичности, которая возникает из-за планов лечения рака. 38>

Распространенными примерами прогностических биомаркеров являются гены, такие как ER, PR и HER2 / neu при раке молочной железы, слитый белок BCR-ABL при хроническом миелоидном лейкозе, мутации c-KIT при опухолях GIST и мутации EGFR1 при NSCLC.

Диагностика

Диагностические биомаркеры, требующие доказательства, могут сыграть роль в сужении диагноза. Это может привести к диагностике, которая будет значительно более специфичной для отдельных пациентов.

После сердечного приступа можно измерить ряд различных сердечных биомаркеров, чтобы точно определить, когда произошел приступ и насколько это было тяжело.

Биомаркером может быть отслеживаемое вещество, которое вводится в организм как средство для исследования функции органа или других аспектов здоровья. Например, хлорид рубидия используется в качестве радиоактивного изотопа для оценки перфузии сердечной мышцы.

Это также может быть вещество, обнаружение которого указывает на конкретное болезненное состояние, например, наличие антитела может указывать на инфекцию. Более конкретно, биомаркер указывает на изменение экспрессии или состояния белка, которое коррелирует с риском или прогрессированием заболевания или с восприимчивостью заболевания к данному лечению.

Один пример обычно используемого биомаркером в медицине является простатоспецифический антиген (ПСА). Этот маркер можно измерить как показатель размера простаты с быстрыми изменениями, потенциально указывающими на рак. В самом крайнем случае было бы обнаружение мутантных белков как специфичных для рака биомаркеров с помощью мониторинга выбранных реакций (SRM), поскольку мутантные белки могут происходить только из существующей опухоли, что в конечном итоге обеспечивает наилучшую специфичность для медицинских целей. 38>

Другим примером является KRAS, онкоген, который кодирует GTPase, участвующую в нескольких путях передачи сигнала. Биомаркеры для точной онкологии обычно используются в молекулярной диагностике хронического миелоидного лейкоза, рака толстой кишки, груди и легких, а также в меланома.

Прогностический

Прогностический биомаркер предоставляет информацию об общем исходе пациента, независимо от терапии.

Исследования

Биомаркеры для точной медицины являются частью относительно новых набор клинических инструментов. В случае метастатического колоректального рака (mCRC) только два прогностических биомаркера были идентифицированы и реализованы в клинической практике. В этом случае было высказано предположение, что отсутствие данных помимо ретроспективных исследований и успешных подходов, основанных на биомаркерах, является основной причиной потребности в новых исследованиях биомаркеров в области медицины из-за серьезного истощения, которое сопровождает клинические испытания.

Область исследования биомаркеров также расширяется и включает комбинаторный подход к идентификации биомаркеров из многомерных источников. Объединение групп биомаркеров из различных данных дает возможность разработки панелей, которые оценивают реакцию на лечение на основе множества биомаркеров одновременно. Одной из таких областей расширяющихся исследований многомерных биомаркеров является секвенирование митохондриальной ДНК. Было показано, что мутации в митохондриальной ДНК коррелируют с риском, прогрессированием и ответом на лечение плоскоклеточного рака головы и шеи. В этом примере было показано, что относительно дешевый конвейер секвенирования может обнаруживать низкочастотные мутации в опухолево-ассоциированных клетках. Это подчеркивает общую способность биомаркеров на основе митохондриальной ДНК улавливать неоднородность среди людей.

Нормативная проверка для клинического использования

Сеть исследований раннего обнаружения (EDNR) составлена список из семи критериев, по которым можно оценивать биомаркеры, чтобы упростить клиническую валидацию.

Подтверждение концепции

Этот шаг, который ранее использовался для определения конкретных характеристик биомаркера, необходим для выполнения подтверждение этих преимуществ на месте. Биологическое обоснование исследования должно быть оценено в малом масштабе, прежде чем могут быть проведены какие-либо крупномасштабные исследования. Многие кандидаты должны быть протестированы, чтобы выбрать наиболее подходящих.

Экспериментальная проверка

Этот шаг позволяет разработать наиболее адаптированный протокол для повседневного использования биомаркера. Одновременно можно подтвердить актуальность протокола различными методами (гистология, ПЦР, ELISA,...) и определить слои на основе результатов.

Проверка аналитических характеристик

Один из наиболее важных шагов, он служит для определения конкретных характеристик кандидата на биомаркеры перед разработкой стандартного теста. Рассматриваются несколько параметров, включая:

  • чувствительность
  • специфичность
  • надежность
  • точность
  • воспроизводимость
  • практичность
  • этичность

Стандартизация протокола

Это оптимизирует проверенный протокол для повседневного использования, включая анализ критических точек путем сканирования всей процедуры для выявления и контроля потенциальных рисков.

Этические вопросы

В 1997 году Национальный институт здравоохранения высказал предположение о необходимости разработки руководящих принципов и законодательства, регулирующих этические аспекты исследований биомаркеров. Подобно тому, как проект «Геном человека» сотрудничал с Управлением по оценке технологий США, исследования восприимчивости к биомаркерам должны сотрудничать для создания этических руководящих принципов, которые могут быть внедрены в основу и требования к предложениям исследований.

Обеспечение того, чтобы все участники, включенные на каждом этапе проекта (т.е. планирование, реализация и обобщение результатов), были защищены этическими принципами, которые вводятся в действие до начала проект. Эти этические меры защиты должны защищать не только участников исследования, но и не участников, исследователей, спонсоров, регулирующих органов и всех других лиц или группы, участвующие в исследовании. Некоторые этические меры защиты могут включать, но не ограничиваются:

  • Информированное согласие участника
  • Доступ к возможностям участия независимо от расы, социально-экономического статуса, пола, сексуальной ориентации и т. Д. (В пределах диапазон, разрешенный протоколом эксперимента)
  • Научная целостность
  • Конфиденциальность данных (анонимность )
  • Признание конфликта интересов в отношении финансирования и спонсорства со стороны данных спонсоров
  • Прозрачность и признание рисков для здоровья и юридических рисков, связанных с участием

Клеточная биология

В клеточной биологии биомаркер - это молекула, которая позволяет обнаруживать и выделение определенного типа клеток (например, белок Oct-4 используется в качестве биомаркера для идентификации эмбриональных стволовых клеток ).

В генетике биомаркер (идентифицированный as генетический маркер ) представляет собой последовательность ДНК, которая вызывает заболевание или связана с предрасположенностью к заболеванию. Их можно использовать для создания генетических карты любого изучаемого организма.

Применения в химии, геологии и астробиологии

Биомаркером может быть любой вид молекулы, указывающий на существование в прошлом или настоящем живых организмов. В областях геологии и астробиологии биомаркеры, в отличие от геомаркеров, также известны как биосигнатуры. Термин «биомаркер» также используется для описания биологического участия в образовании нефти. Биомаркеры использовались в геохимическом исследовании разлива нефти в заливе Сан-Франциско, Калифорния, в 1988 году. 22–23 апреля около 400 000 галлонов сырой нефти было случайно выброшено в Сан-Хоакин. Долина у НПЗ и производственного комплекса Shell Oil Company. Нефть затронула многие прилегающие районы. Образцы сырой нефти были собраны в различных регионах, где она распространилась, и сравнены с образцами, которые не были выпущены, в попытке провести различие между разлитой нефтью и петрогенным фоном, присутствующим в зоне разлива. Масс-спектры были выполняется для идентификации биомаркеров и циклических алифатических углеводородов в образцах. Были обнаружены вариации в концентрациях компонентов в пробах сырой нефти и донных отложениях.

Экотоксикология

Рэйчел Карсон, автор Silent Spring, подняла вопрос об использовании хлорорганических соединений. пестициды и обсудили возможные негативные эффекты, которые указанные пестициды оказывают на живые организмы. В ее книге поднимались этические вопросы против химических корпораций, которые контролировали общее восприятие воздействия пестицидов на окружающую среду, что привело к необходимости экотоксикологических исследований. Экотоксикологические исследования можно рассматривать как предшественники исследований биомаркеров. Биомаркеры используются для обозначения воздействия или эффекта ксенобиотиков, которые присутствуют в окружающей среде и в организмах. Биомаркером может быть само внешнее вещество (например, частицы асбеста или NNK из табака) или вариант внешнего вещества, обрабатываемого организмом (метаболит ), которые обычно можно определить количественно.

История

Термин «биомаркер» получил широкое распространение еще в 1980 году. Методика мониторинга и изучения окружающей среды в конце 1980-х годов все еще была в основном зависимой. по изучению химических веществ, которые считались опасными или токсичными при обнаружении в умеренных концентрациях в воде, отложениях и водных организмах. Для идентификации этих химических соединений использовались следующие методы: хроматография, спектрофотометрия, электрохимия и радиохимия. Хотя эти методы оказались успешными в выяснении химического состава и концентраций загрязняющих веществ и рассматриваемых соединений, присутствующих в окружающей среде, тесты не предоставили данных, которые были информативными о воздействии определенного загрязнителя или химического вещества на живой организм или экосистему. Было предложено, чтобы характеристики биомаркеров могли создать систему предупреждения для проверки благополучия населения или экосистемы до того, как загрязнитель или соединение могут нанести ущерб системе. Теперь, в связи с развитием исследований биомаркеров, биомаркеры могут использоваться и применяться в области медицины человека и для обнаружения заболеваний.

Определение

Был введен термин «биологический маркер» в 1950-х годах.

  • В 1987 году биологические маркеры были определены как «индикаторы, сигнализирующие о событиях в биологических системах или образцах», которые можно было разделить на три категории: маркеры воздействия, воздействия и восприимчивости.
  • В 1990 году Маккарти и Шугарт определил биомаркеры как «измерения на молекулярном, биохимическом или клеточном уровне либо в диких популяциях из загрязненных мест обитания, либо в организмах, экспериментально подвергшихся воздействию загрязняющих веществ, которые указывают на то, что организм подвергся воздействию токсичных химических веществ, и степень реакции организма»..
  • В 1994 году Депледж определил биомаркер как «биохимическое, клеточное, физиологическое или поведенческое изменение, которое может быть измерено в тканях или жидкостях организма или на уровне всего организма, который обнаруживает воздействие. уверены в / или воздействии одного или нескольких химических загрязнителей ».
  • В 1996 году Ван Гестель и Ван Браммелен попытались переопределить биомаркеры, чтобы однозначно отличить биомаркер от биоиндикатора. Согласно Ван Гестелю и Ван Браммелену, биомаркер по определению должен использоваться только для описания сублетальных биохимических изменений, возникающих в результате индивидуального воздействия ксенобиотиков.
  • В 1998 году Национальные институты здравоохранения Определения биомаркеров Рабочая группа определила биомаркер как «характеристику, которая объективно измеряется и оценивается как индикатор нормальных биологических процессов, патогенных процессов или фармакологических реакций на терапевтическое вмешательство».
  • В 2000 году Де Лафонтен определил термин биомаркер. как «биохимическое и / или физиологическое изменение (я) в организмах, подвергшихся воздействию загрязнителей, и, таким образом, представляют собой начальную реакцию на возмущение и загрязнение окружающей среды».

Активный биомониторинг

Де Кок и Крамер разработали концепцию активного биомониторинг в 1994 году. Активный биомониторинг - это сравнение химических / биологических свойств образца, который был перемещен в новую среду, содержащую другие условия в исходной среде.

См. также

Ссылки

Найдите биомаркер в Викисловаре, бесплатном словаре.
Последняя правка сделана 2021-05-12 06:51:04
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте