Клиническая биоинформатика - BioinforMatix.ru - портал по биоинформатике, имейджингу и биософту

Клиническая биоинформатика

Печать E-mail
Автор Неизвестен   
21.07.2008 г.
Одна из главных задач XXI века - остановить пандемическое распространение болезней цивилизации: сердечно-сосудистых, ишемической болезни сердца, диабета, метаболического синдрома, онкологических заболеваний.
 
Чтобы решить эти задачи нужно:
  • во-первых, уметь своевременно определять генетическую предрасположенность к возникновению наиболее серьезных патологий;
  • во-вторых, с высокой достоверностью определять количественный показатель риска возникновения патологий, когда они еще находятся в клинически бессимптомном состоянии. Это позволит проводить мероприятия, предупреждающие развитие заболеваний.
  •  И , в-третьих, за счет динамического измерения новых биомаркеров проводить отслеживать реакции организма на терапию  и  на хирургическое вмешательство. Эти задачи уже успешно решаются.  И  происходит это благодаря революционным достижениям биологии XXI века - биоинформатики.

Клиническая геномика  и  клиническая транскриптомика. Транскрипционные профили патологий.

Реализация проекта 'Геном человека' позволяет обнаруживать мутации в генах, приводящие к наследственным заболеваниям или к повышению вероятности возникновения многих патологий, таких, например, как онкологические, сердечно-сосудистые (атеросклероз), диабет, метаболический синдром, шизофрения  и  др. В практику лабораторной диагностики уже успешно внедрены методы идентификации мутаций, наиболее часто приводящих, например, к различным раковым заболеваниям. Эти методы основаны на применении ПЦР (полимеразной цепной реакции)  и  маркерных генов, содержащих нарушения, приводящие к конкретным патологиям. Развитие геномики патологий позволяет, однако, не только проводить их молекулярно-генетическую диагностику, но  и , как следующий этап, определять интенсивность синтезов РНК  и  белков, имеющих отношение к возникновению  и  развитию заболеваний. Это делается с помощью определения транскрипционных профилей, характеризующих экспрессию всех генов, активных в данном образце.
 
Технологии, при этом применяемые, основаны на так называемых 'ДНК-микрочипах' (DNA microarray). Такой генный чип - это твердая подложка, на которую в определенном порядке нанесены в виде точек индивидуальные гены (их ДНК). Чтобы определить, транскрибируется ли данный ген, на чип помещают (с определенными координатами) лишь его часть - олигонуклеотид. Этот олигонуклеотид соответствует экспрессируемой части гена (экзону). Затем из образца (например, опухоль) выделяется вся (суммарная) РНК. На основе всех молекул РНК данного образца получают их ДНК-копии - кДНК (обратная транскрипция), которые флуоресцентно метят  и  потом проводят гибридизацию с иммобилизованными на микрочипе олигонуклеотидами. Если в данных условиях какие-то точки с конкретными генами не гибридизуются, это значит, что данный ген не транскрибируется. Если же данная точка микрочипа 'светится', значит олигонуклеотиды на этой площадке прогибридизовались с флуоресцентно меченой кДНК, ген транскрибируется.

Чтобы определить, является ли полученный результат ошибкой или нет, проводится сравнение двух объектов. Для этого берут образец А (патология), из него получают суммарную РНК  и  после обратной транскрипции всех ее молекул флуоресцентно метят (красным) все молекулы кДНК. То же проводят  и  с образцом В (норма), но метят молекулы кДНК другим цветом (зеленым). Затем проводят гибридизацию ДНК-микрочипа со смесью этих двух препаратов кДНК (конкурентная гибридизация - преимущественно образуют гибриды те молекулы, которых больше). Если сигнал в данной точке на чипе будет красным, значит в клетках А (патология) транскрипция данного гена сильней, чем в клетках В (норма) . Если сигнал зеленый, то транскрипция сильнее в клетках В (норма). Если красного  и  зеленого поровну, то получится желтый цвет. Таким образом, можно сравнивать уровень транскрипции данного гена в разных тканях  и  органах, в биологических жидкостях при норме  и  патологии, до терапии  и  в ее процессе, до хирургической операции  и  после.

Довольно часто термины 'геномика', 'транскриптомика'  и  'протеомика' употребляются в одном  и  том же значении - для обозначения анализа экспрессии всех генов данного образца - как на уровне синтеза мРНК, так  и  на уровне синтеза белков.

Транскриптом - набор всех РНК, находящихся в данном образце. Анализ транскриптома, определение качественного  и  количественного профиля всех синтезированных РНК, отражает синтез кодируемых ими белков, а так же синтез рибосомальных, транспортных  и  других РНК.

Сравнение транскриптомов нормальных  и  патологических образцов позволяет идентифицировать новые маркеры, прослеживать изменение их уровней во времени, судить о динамике патологии, об эффективности проводимого лечения  и  прогнозировать его результат.

Предполагается, что каждая болезнь, характеризуется своим, так сказать, 'штрих-кодом' - уникальным паттерном уровней транскрипции набора генов, характерного именно для данной болезни. Разумеется, анализируют транскриптомы не методом 'прищуренного глаза', а с помощью компьютерных методов распознавания образов.
 
Читайте также:
Биоинформатика: Возможности будущего сотрудничества с СНГ
Последнее обновление ( 04.03.2009 г. )
 
« Пред.   След. »