Перспективы медицинской диагностики

Спецпроект ПостНауки и Сколковского института науки и технологий о векторах развития медицинских исследований
Медицинская диагностика — это набор правил, методов и решений, которые позволяют прийти к заключению о наличии или вероятности наличия у человека того или иного заболевания. Сегодня открытие новых и совершенствование уже существующих методов диагностики является важным направлением медицинских исследований. Так, одной из самых сложных задач, которую пытается решить человечество, является противодействие онкологическим заболеваниям, и все революционные методы терапии в онкологии появились главным образом из-за развития методов диагностики рака на ранней стадии. Но проблема слишком поздней диагностики болезней до сих пор остается решающей для лечения. В то же время ранняя диагностика таких заболеваний, как диабет или болезни сердца, позволяет разработать эффективные методы их профилактики. Раннее диагностирование не всегда равно излечению, но развитие методов поиска биомаркеров и признаков заболеваний буквально ежедневно стимулирует биомедицинские исследования и продвигает нас в поиске лекарства от рака или болезни Альцгеймера.

Как выглядит будущее диагностики?

Точка зрения
Николай Борисов, биофизик
«Анализ результатов различных омиксных обследований позволяет наконец-то на деле осуществить вышеупомянутый принцип персонализированной медицины и назначать конкретному пациенту именно тот метод лечения, который более всего подойдет ему».
Филипп Хайтович, молекулярный биолог
«Разработка методов ранней диагностики зачастую приводит к новым методам терапии болезни. Но если ранняя диагностика диабета или сердечно-сосудистых заболеваний действительно позволяет разработать профилактику этих заболеваний, то с мозгом все сложнее».
Рауль Гайнетдинов, нейробиолог
«В большинстве случаев остается традиционная описательная диагностика. Когда пациент приходит к врачу и описывает свои проблемы, так как, к сожалению, никаких четких маркеров, например, для шизофрении, не существует, и психиатрам приходится исследовать симптомы».
Евгений Шеваль, биолог
«Новые методы микроскопии из исследовательских лабораторий перебираются в клинику. Это не только новые приборы, но и новые экспериментальные подходы. Речь идет прежде всего о системах, связанных с использованием флуоресцентных белков».

Как выявить заболевания сердца на ранней стадии?

Наночастицы в нашем организме, которые переносят информацию о болезнях

Наночастицы экзосомы в организме несут информацию о состоянии клетки, и в том числе о болезнях. Как выделить нужные экзосомы? Это придумал сам организм. Организм вырабатывает антитела на любой антиген. Например, когда в организм попадают вирусы, он начинает вырабатывать антитела. Ученые научились вырабатывать антитела в искусственных условиях, и регистрировать нужные клетки. В случаях заболеваний сердца есть два вида частиц. Когда сердце начинает испытывать недостаточность, в крови увеличиваются апоптозные клетки – клетки, возникающие в результате распада сердечной мышцы. Организм начинает тут же организовывать клетки, которые способствуют заживлению: сердечная мышца должна расти быстро. У больного человека резко меняется соотношение и количество этих клеток. И, меряя соотношение этих клеток, можно диагностировать заболевания сердца на ранней стадии.

Юрий Вайнер - заведующий лабораторией электронных спектров молекул Института спектроскопии РАН
Читать полностью

Мыши как модель в изучении опухолей

Какова роль стволовых клеток в исследованиях рака?
Ученые используют мышей в качестве средства диагностики опухолей. Например, когда начали изучать вирусы, содержащие онкогены и вызывающие опухоли, исследователи внедряли их именно мышам. Получилось что-то вроде иллюстрации принципа Коха, который заключается в том, что можно выделить вызывающий болезнь фактор; можно узнать, что это такое, а потом воспроизвести болезнь с его помощью. Большая выгода этого анализа состоит в том, что эти вирусы достаточно малы и можно распознать конкретные гены, вызывающие болезнь. Фактически открытие, что гены, находящиеся в вирусах, также находятся и в геноме человека, стало тем исследованием, за которое дали Нобелевскую премию — за определение онкогенов.
Антон Бернс — профессор Центра по изучению стволовых клеток Сколовского института науки и технологий
Читать полностью

Поиски биомаркеров заболеваний

Масс-спектрометры как инструмент построения белковой карты человека
Одним из самых перспективных направлений в современной медицинской диагностике являются поиски биомаркеров разных заболеваний. Если человек, например, заболевает раком, то в его организме начинают синтезироваться белки, которые в нормальных условиях не синтезируются, либо замедляется синтез тех белков, которые в нормальных условиях синтезируются. И, если мы будем иметь «белковую карту», рак сможет быть диагностирован на ранних стадиях, а вероятность излечения будет очень высока. Именно поэтому на поиск биомаркеров брошены огромные усилия.
Евгений Николав - Founding Faculty Fellow в Сколтехе и заведующий лабораторией масс-спектрометрии биомакромолекул Института биохимической физики РАН
Читать полностью
Чтобы рассказать о новых и самых перспективных методах диагностики в медицине, мы записали для вас лекции ученых из университетов со всего мира. Всех исследователей объединил международный семинар Skoltech Colloquium, который регулярно проводится в рамках деятельности Исследовательских центров Сколковского института науки и технологий. Аудитории Сколтеха ежегодно собирают ведущих ученых, рассказывающих о своих исследовательских проектах в области биомедицинских технологий.

«Неправильная» транскрипция генов как признак болезни

Какие изменения в нашем геноме приводят к заболеваниям?
Одним из методов при изучении опухолей является транскрипция. А именно - неправильность работы регуляции транскрипции, которая имеет место в опухолевых клетках. Однако эта «неправильность» имеет аналоги и в неправильной работе регуляции транскрипции, которая приводит к аутоиммунным заболеваниям и, возможно, к множеству других важных заболеваний. Понятия и идеи, разработанные при изучении неправильной регуляции транскрипции в опухолевых клетках, принципиально схожи с неправильной регуляцией транскрипции при, например, аутоиммунных заболеваниях. Это значит, что некоторые из разрабатываемых препаратов, которые взаимодействуют с факторами транскрипции, кофакторами, регуляцией хроматина, могут быть применены для лечения не только связанных с опухолями болезней.
Ричард Янг – профессор биологии Массачусетского технологического института и член Национальной академии наук США
Читать полностью

Что молекулы микроРНК «говорят» по причинах рака?

Открытие микроРНК и его влияние на диагностику диабета и других заболеваний
С помощью РНК-интерференции смогли выяснить, что в нашем геноме есть кодирующая малые РНК группа генов (от 500 до 1000), о существовании которой мы не догадывались до 2000 года. Эти молекулы называются микроРНК. Они чрезвычайно важны и регулируют экспрессию генов в наших клетках. Если у человека дефективные микроРНК, это может иметь разные последствия, начиная от психических заболеваний и аномального развития, и кончая совершенно другими проблемами – в частности потеря активности этими микроРНК – одна из основных причин образования опухолей.
Филлип Шарп - лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине, научный руководитель Эндрю Файра, открывшего совместно о с Крейгом Мелло явление РНК-интерференции
Читать полностью

Как выращивание молекулярных колоний влияет на исследования в онкологии?

Биолог Александр Четверин рассказывает о своем методе диагностики онкологических заболеваний
Александр Четверин
доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией в Институте белка РАН

В настоящее время молекулярная диагностика обычно осуществляется с использованием полимеразной цепной реакции (ПЦР). Однако в случае с ПЦР существуют проблемы, которые можно обойти при помощи другого, более нового метода диагностики с использованием молекулярных колоний.

В молекулярной диагностике нужно обнаружить определённые молекулы ДНК и РНК, которые ассоциированы с какой-то болезнью, например, с некой инфекцией, СПИДом, или с такой болезнью, как рак. Для этого молекулы делают видимыми, потому что одиночные молекулы напрямую никто видеть не может. Если молекулу размножить и наблюдать продукт размножения, то можно определить, есть ли в организме такие молекулы или нет.

Проблема с ПЦР заключается в том, что помимо размножения целевых молекул, то есть тех, которые мы хотим обнаружить, наблюдается так называемый неспецифический синтез, неспецифическое размножение. Это связано с тем, что в биологическом образце, в частности, в клиническом образце, который получают от пациента, целевые молекулы составляют ничтожную долю от всех молекул ДНК и РНК, примерно одну триллионную долю. То есть нецелевых молекул в образце примерно в триллион раз больше, чем целевых молекул.

В случае использования молекулярных колоний проблему можно обойти.

Читать полностью
Материал подготовлен
при поддержке: