Biomarkör (cell)
En biomarkör , eller biologisk markör , definieras som en "cellulär, biokemisk eller molekylär förändring i celler, vävnader eller vätskor som kan mätas och utvärderas för att indikera normala biologiska processer, patogena processer eller farmakologiska svar på en terapeutisk intervention." Biomarkörer karakteriserar sjukdomsprogression med början från sjukdomens tidigaste naturliga historia . Biomarkörer bedömer sjukdomskänslighet och svårighetsgrad, vilket gör att man kan förutsäga resultat, bestämma ingrepp och utvärdera terapeutiska svar. Ur ett kriminaltekniskt och epidemiologiskt perspektiv erbjuder biomarkörer unik insikt om sambanden mellan miljöriskfaktorer.
Identifiering
Biomarkörtestning innebär att man letar efter gener, proteiner, biomarkörer eller till och med tumörmarkörer för cancer. Biomarkörtestning kan antingen vara somatisk eller könslinje. Det är ett laboratorietest för att hitta biomarkörer för blod, vävnader och andra kroppsvätskor. Ett biomarkörtest kan kallas ett kompletterande diagnostiskt test om det paras ihop med en specifik behandling. Biomarkörtestning skiljer sig från genetisk testning, som avgör om någon har ärvt mutationer som gör dem mer benägna att få cancer.
Klasser
Tre breda klasser av biomarkörer är prognostiska biomarkörer, prediktiva biomarkörer och farmakodynamiska biomarkörer.
Prognostisk
Prognostiska biomarkörer ger interventionsoberoende information om sjukdomsstatus genom screening, diagnos och sjukdomsövervakning. Prognostiska biomarkörer kan beteckna individer i den latenta perioden av en sjukdoms naturliga historia, vilket möjliggör optimal terapi och förebyggande tills sjukdomen upphör. Prognostiska biomarkörer ger information om sjukdomsstatus genom att mäta de interna prekursorer som ökar eller minskar sannolikheten för att få en sjukdom. Till exempel blodtryck och kolesterol biomarkörer för hjärt-kärlsjukdom . Prognostiska biomarkörer kan vara direkta eller indirekta till orsaken till en sjukdom. Om en prognostisk biomarkör är ett direkt steg i den kausala vägen är det en av sjukdomens faktorer eller produkter. En prognostisk biomarkör kan vara indirekt associerad med en sjukdom om den är relaterad till en förändring orsakad av exponeringen, eller relaterad till en okänd faktor kopplad till exponeringen eller sjukdomen.
Förutsägande
Prediktiva biomarkörer mäter effekten av ett läkemedel och berättar om läkemedlet har sin förväntade aktivitet, men ger ingen direkt information om sjukdomen. Prediktiva biomarkörer är mycket känsliga och specifika; därför ökar de den diagnostiska validiteten för ett läkemedels eller toxins platsspecifika effekt genom att eliminera recall bias och subjektivitet från de exponerade. Till exempel, när en individ exponeras för ett läkemedel eller toxin, ger koncentrationen av läkemedlet eller toxinet i kroppen, eller den biologiskt effektiva dosen , en mer exakt förutsägelse för effekten av läkemedlet eller toxinet jämfört med en uppskattning eller mätning av toxinet från ursprunget eller yttre miljön.
Farmakodynamisk
Farmakodynamiska (PD) biomarkörer kan mäta den direkta interaktionen mellan ett läkemedel och dess receptor. Farmakodynamiska biomarkörer avslöjar läkemedelsmekanismer, om läkemedlet har sin avsedda effekt på sjukdomens biologi, ideala biologiska doseringskoncentrationer och fysiologiska svar/resistensmekanismer. Farmakodynamiska biomarkörer är särskilt relevanta i läkemedelsmekanismer hos tumörceller, där farmakodynamiska effektmått för läkemedelsinterventioner kan bedömas direkt på tumörvävnader. Till exempel indikerar proteinfosforyleringsbiomarkörer förändringar i målproteinkinaser och aktivering av nedströms signalmolekyler.
Övervakning
Dessa biomarkörer används för att bedöma förekomst, status eller omfattning av en sjukdom eller ett medicinskt tillstånd. De utvärderar till och med svaret på interventionen.
Mottaglighet/risk
Dessa är biomarkörer som används för att mäta risken för en individ att utveckla en sjukdom eller ett medicinskt tillstånd hos patienter som inte är infekterade av en sjukdom eller ett medicinskt tillstånd.
Säkerhet
Säkerhetsbiomarkörer förutsäger toxiska biverkningar inducerade av läkemedel, medicinsk intervention eller till och med exponering för miljöagenter
Kliniska tillämpningar
Biomarkörer kan klassificeras på sina kliniska tillämpningar som molekylära biomarkörer, cellulära biomarkörer eller avbildningsbiomarkörer.
Molekyl
Fyra av huvudtyperna av molekylära biomarkörer är genomiska biomarkörer, transkriptomiska biomarkörer, proteomiska biomarkörer och metabola biomarkörer.
Genomisk
Genomiska biomarkörer analyserar DNA genom att identifiera oregelbundna sekvenser i genomet , vanligtvis en enkelnukleotidpolymorfism . Genetiska biomarkörer är särskilt viktiga vid cancer eftersom de flesta cancercellinjer bär somatiska mutationer. Somatiska mutationer kan skiljas från ärftliga mutationer eftersom mutationen inte finns i varje cell; bara tumörcellerna, vilket gör dem till lätta mål.
Transkriptomisk
Transkriptomiska biomarkörer analyserar alla RNA- molekyler, inte bara exomet . Transkriptomiska biomarkörer avslöjar den molekylära identiteten och koncentrationen av RNA i en specifik cell eller population. Mönsterbaserad RNA-expressionsanalys ger ökad diagnostisk och prognostisk förmåga att förutsäga terapeutiska svar för individer. Till exempel har distinkta RNA-subtyper hos bröstcancerpatienter olika överlevnadsgrader.
Proteomisk
Proteomics tillåter kvantitativ analys och detektion av förändringar i proteiner eller proteinbiomarkörer. Proteinbiomarkörer upptäcker en mängd olika biologiska förändringar, såsom protein-protein-interaktioner, post-translationella modifieringar och immunologiska svar.
Cellulär
Cellulära biomarkörer gör att celler kan isoleras, sorteras, kvantifieras och karakteriseras av sin morfologi och fysiologi . Cellulära biomarkörer används i både kliniska och laboratoriemiljöer och kan skilja mellan ett stort urval av celler baserat på deras antigener . Ett exempel på en cellulär biomarkörsorteringsteknik är Fluorescensaktiverad cellsortering .
Avbildning
Avbildningsbiomarkörer möjliggör tidigare upptäckt av sjukdomar jämfört med molekylära biomarkörer och effektiviserar translationell forskning på marknaden för läkemedelsupptäckt. Till exempel skulle man kunna bestämma procentandelen av receptorer ett läkemedel riktar sig mot, vilket förkortar tid och pengar för forskning under det nya läkemedelsutvecklingsstadiet. Avbildningsbiomarkörer är också icke-invasiva, vilket är en klinisk fördel jämfört med molekylära biomarkörer. Några av de bildbaserade biomarkörerna är röntgen , datortomografi (CT), Positron Emission Tomography (PET), Single Photo Emission Computed Tomography (SPECT) och Magnetic Resonance Imaging (MRI).
Exempel
- Embryonala: Embryonala biomarkörer är mycket viktiga för foster, eftersom varje cells roll bestäms genom användning av biomarkörer. Forskning har bedrivits om användningen av embryonala stamceller (ESC) i regenerativ medicin. Detta beror på att vissa biomarkörer i en cell kan förändras (mest troligt i det tertiära stadiet av deras bildning) för att ändra cellens framtida roll och därigenom skapa nya. Ett exempel på en embryonal biomarkör är proteinet Oct-4 .
- Autism: ASD är komplexa; autism är ett medicinskt tillstånd med flera etiologier orsakade på grund av samspelet mellan miljöförhållanden och genetisk sårbarhet. Utmaningen med att ta reda på biomarkörerna relaterade till ASD är att de kan återspegla genetiska eller neurobiologiska förändringar som kan vara aktiva endast till en viss punkt. ASD visar heterogena kliniska symtom och genetisk arkitektur, vilket har hindrat identifieringen av vanliga genetiska känslighetsfaktorer. Ändå görs många undersökningar för att ta reda på huvudorsaken bakom den genetiska ojämförligheten.
Cancer: Biomarkörer har en extremt hög uppsida för terapeutiska interventioner hos cancerpatienter. De flesta cancerbiomarkörer består av proteiner eller förändrade segment av DNA, och uttrycks i alla celler, bara i högre frekvenser i cancerceller. Det har ännu inte funnits en, universell tumörbiomarkör, men det finns en biomarkör för varje typ av cancer. Dessa tumörbiomarkörer används för att spåra tumörers hälsa, men kan inte fungera som den enda diagnostiken för specifika cancerformer. Exempel på tumörmarkörer som används för att följa upp cancerbehandling är Carcinoembryonic Antigen (CEA) för kolorektal cancer och Prostate Specific Antigen (PSA) för prostatacancer. Under 2014 identifierade cancerforskningen cirkulerande tumörceller (CTC) och cirkulerande tumör-DNA (ctDNA) som metastaserande tumörbiomarkörer med speciell cellulär differentiering och prognostiska färdigheter. Innovativ teknologi måste utnyttjas för att fastställa den fulla kapaciteten hos CTC:er och ctDNA, men insikt i deras roller har potential för ny förståelse av cancerutveckling, invasion och metastaser.