Биомаркеры в последние годы переживают настоящий бум в медицине, биологии и находятся на острие научного прогресса в этих областях. Во многих случаях они становятся надежным инструментом диагностики и основой для принятия решений о формах и способах терапевтического лечения.
«Ключи к медицине»
Врачи, диагностирующие серьезное заболевание или принимающие решение в пользу определенного метода лечения, не всегда полностью уверены в правильности своего диагноза или назначения. При этом они чаще всего полагаются лишь на «голые» статистические данные и собственный опыт. А ведь целый ряд болезней, типа некоторых онкологических заболеваний, болезни Альцгеймера или ревматоидного артрита, на ранних стадиях часто никак не проявляется. Да и при хронических заболеваниях, при которых пациент должен годами принимать лекарства, чреватые неблагоприятными побочными эффектами, правильно и своевременно поставленный диагноз имеет огромное значение.
Определенную гарантию во многих случаях дают или могут дать биомаркеры — целенаправленные анализы продуктов обмена веществ в организме. С их помощью врачам нередко удается идентифицировать лиц, относящихся к группам риска, задолго до появления у них первых симптомов болезней. Не удивительно, что многие медики считают биомаркеры «ключами к индивидуализированной медицине» — правильному лечению в надлежащее время и в соответствующей дозировке.
Простейшим примером является кровь и ее циркуляция в организме, по результатам исследования которой можно сделать немало выводов о состоянии здоровья. В качестве биомаркеров могут рассматриваться, в частности, кровяное давление, свертываемость крови, картина крови или содержание отдельных форменных элементов (Blutbild), уровень сахара и гемоглобина. Так, повышенное содержание в крови гликогемоглобина (Glykohaemoglobin), долговременного сахара крови (Langzeit-Blutzucker), свидетельствует о заболевании сахарным диабетом (Diabetes mellitus).
Индикаторы болезней
Биомаркеры представляют собой биологические или биохимические признаки или параметры, поддающиеся объективному и однозначному измерению в лабораторных условиях и являющиеся индикаторами определенных болезней. Ими могут служить клетки, молекулы типа энзимов и гормонов, гены и генетические продукты, функции отдельных органов или изменения биологических структур. Результатом лабораторных исследований является число, по которому в идеальном случае можно определить, болен ли человек определенной болезнью или может ли он заболеть ею в обозримом будущем, а также реакцию его организма на используемые медикаменты.
Медики различают две группы биомаркеров: относящиеся к самой болезни и к медицинским препаратам, используемым для ее лечения (krankheitsbezogene und arzneimittelbezogene Biomarker). Первые информируют о том, страдает ли человек определенной болезнью или может заболеть ею (диагностический биомаркер), или дают основания предполагать, как будет развиваться болезнь в данном конкретном случае (прогностический биомаркер). Вторые дают возможность сделать заключение об эффективности определенного препарата в конкретном случае и его превращениях в организме пациента.
Биомаркер должен удовлетворять целому ряду требований. Прежде всего, необходимо, чтобы он точно измерял соответствующий показатель. Процедура лабораторного исследования должна быть хорошо отработанной, точной и как можно более простой, а результаты, полученные в различных лабораториях, не должны существенно различаться. Критерием допуска в качестве биомаркера является чувствительность не менее 85%. Это означает, что из 100 человек с определенной болезнью она должна быть диагностирована посредством биомаркера как минимум у 85. И наоборот, тест должен обладать надлежащей специфичностью, «отсеивая» людей, у которых данное заболевание отсутствует.
Использование биомаркера в диагностических целях предполагает как можно более простую процедуру отбора проб для исследований и легкую доступность соответствующего материала. Этим требованиям в полной мере отвечают кровь, моча, клетки кожи или слизистой оболочки рта, тогда как отбор проб костного мозга из тазовых костей для исследования их на присутствие злокачественных клеток при подозрении на лейкемию представляется специалистам менее перспективным.
Для скорейшего начала лечения важно скорейшее получение результатов анализа. Оптимальным в данном случае является экспресс-тест (Schnelltest), результаты которого становятся доступными в течение нескольких минут. И наконец, значимость и достоверность использования биомаркера в диагностике, прогнозировании и оценке риска соответствующего заболевания должны быть подтверждены независимыми исследованиями.
Проверено временем
Анализ жидкостей или тканей организма с целью постановки диагноза, в общем-то, не является принципиально новым и революционным направлением в медицине. Еще в античные времена врачи нюхали и рассматривали мочу пациентов, пытаясь таким образом определить болезнь. Сегодня концентрация определенного полового гормона в моче позволяет диагностировать беременность еще до того, как женщина почувствует первые ее признаки, на чем и основан тест на беременность.
Более сложным и одновременно менее надежным является анализ наследственного материала, в частности, для того, чтобы определить, подвержен ли конкретный пациент повышенному риску развития определенного онкологического заболевания. Тем не менее, использование биомаркера, открытого известным онкологом профессором Акселем Ульрихом, ныне директором института биохимии им. Макса Планка в Мартинсриде, ныне является стандартной процедурой для женщин, страдающих раком груди. У 30% из них раковые клетки имеют на поверхности особенно много HER2-рецепторов, стимулирующих рост злокачественной опухоли.
Ульрих в свое время разработал первый «генетический» препарат на основе антител Trastuzumab, целенаправленно блокирующий эти рецепторы и сдерживающий или останавливающий рост злокачественного образования. Генетический тест на этот рецептор является и способом диагностики, и основой для принятия решения о целесообразности назначения пациентке данного препарата. Ревматоидный фактор (Rheumafaktor) уже давно служит важнейшим диагностическим маркером ревматоидного артрита. А в последнее время в диагностике и лечении этого заболевания все чаще используются и более современные биомаркеры типа антител против гомологичных цитрулинированных протеинов (Antikoerper gegen die koerpereigenen citrullinierten Proteine — ACPAs). Они дают возможность диагностировать это аутоиммунное заболевание по результатам исследования крови еще до появления первых его симптомов, а также указывают на угрозу тяжелого протекания болезни, чреватого разрушением костей и суставов. Достаточно широко используется в качестве биомаркера и простатаспецифический антиген (PSA), играющий немаловажную роль в диагностике злокачественных заболеваний простаты, прежде всего рака предстательной железы (Prostatakarzinom).
В целом в современной медицине в качестве диагностических инструментов уже утвердилось около 100 биомаркеров, а в базе данных Единого собрания клинических, доклинических и используемых в исследовательских целях биомаркеров GVK BIO их насчитывается уже более 500.
Планы и перспективы
Исследовательские институты разных стран то и дело обнародуют успешные результаты работ в области биомаркеров, касающихся онкологических заболеваний, болезни Альцгеймера или аутизма. По оценкам журнала «Nature», количество публикаций, связанных с биомаркерами, уже достигло 150 тыс. Согласно же данным консультативной фирмы Boston Consulting Group, если в 1990 году с биомаркерами было связано 4% клинических испытаний, то в 2012 году их число достигло 20%.
Повышенное внимание к биомаркерам связано, прежде всего, с тем, что диагностирование многих комплексных заболевания, таких как рак или СПИД, несмотря на интенсивные исследования, и ныне запаздывает или осуществляется с недостаточной точностью, а их лечение не всегда оказывается успешным. Для ряда других заболеваний известные методы диагностики представляются чрезмерно продолжительными, сложными и затратными. Так, психологу потребуется целый ряд обстоятельных бесед и тестов, чтобы более или менее уверенно отличить дисфорию или устойчивое плохое настроение (Verstimmung) от депрессии (Depression). Поэтому в настоящее время ученые работают над биомаркером, т.е. анализом крови, позволяющим быстро и надежно диагностировать это заболевание. Большие надежды возлагаются также на изучение и разработку биомаркеров нового поколения с помощью новейших методов типа Genomsequenzierung, Proteomics и DNA-Mikroarrays.
Для фармакологической промышленности, ежегодно инвестирующей в изучение биомаркеров до 2 млрд. евро, также открываются новые и широкие перспективы. По оценкам института исследования рынка Market Research, к 2015 году эти работы принесут в мировых масштабах 27 млрд. долларов — на 20% больше по сравнению с 2007 годом. Биомаркеры не только представляют для фармацевтических компаний источник получения прибылей в условиях резкого уменьшения количества допускаемых к использованию новых лекарственных препаратов, но и дают им возможность при испытании новых медикаментов изначально подбирать подопытных из соответствующих групп риска. В результате для клинических испытаний с целью оформления допуска новых препаратов им потребуется меньшее количество добровольцев, а продолжительность испытаний существенно сократится.
Особенно амбициозные планы лелеют сотрудники университетской клиники в Халле. 26 рабочих групп со всей Европы в рамках финансируемого ЕС исследовательского проекта «Mark Age» изучают феномен старения и пытаются обнаружить соответствующие биомеркеры. О биологическом возрасте человека, имеющем решающее значение для вероятной продолжительности жизни, ныне можно только догадываться, но не рассчитывать его с достаточной точностью. Поэтому ученые исследуют десятки показателей организма — крови, мочи, клеток слизистой оболочки рта и флуоресценцию кожи — у 3700 человек, пытаясь «вычленить» сочетание биомаркеров, наиболее убедительно указывающих биологический возраст. Если в результате будут обнаружены показатели, рассчитанные значения которых превысят паспортный возраст, появится возможность контролировать происходящие в организме изменения и своевременно менять нездоровый образ жизни.
Но все-таки человек — нечто большее, чем чисто биологический объект, объясняют биофизики, предостерегая публику от излишней эйфории. Биомаркеры вряд ли смогут когда-нибудь дать стопроцентную гарантию, считает профессор Ульрих. Тем не менее, они вносят и будут вносить свой, временами жизненно важный вклад в профилактику и лечение многих серьезных и опасных заболеваний.
