The Handbook of Biomarkers

ABSTRACT

There are several defnitions of biomarkers. A biomarker is a characteristic that can be objectively measured and evaluated as an indicator of a physiological as well as a pathological process or pharmacological response to a therapeutic intervention. Classical biomarkers are measurable alterations in blood pressure, blood lactate levels following exercise and blood glucose in diabetes mellitus. Any specifc molecular alteration of a cell on DNA, RNA, metabolite or protein level can be referred to as a molecular biomarker. In the era of molecular biology, biomarkers usually mean molecular biomarkers and can be divided into three broad categories: 1. Those that track disease progression over time and correlate with known clinical measures 2. Those that detect the effect of a drug 3. Those that serve as surrogate endpoints in clinical trials While researchers are studying all three categories, biotechnology and pharmaceutical companies favor using biomarkers as drug discovery tools – not only to detect biological responses to experimental drugs but also to aid in the discovery of new targets for therapeutic intervention. A biomarker can be as simple as a laboratory test or as complex as a pattern of genes or proteins. From a practical point of view, the biomarker would specifcally and sensitively reﬂect a disease state and could be used for diagnosis as well as for disease monitoring during and following therapy. The term “negative biomarker” is used for a marker that is defcient or absent in a disease.

INTRODUCTION

A biomarker can be a pharmacologic response to therapeutic intervention. A pharmacogenetic test is an assay intended to study interindividual variations in DNA sequence related to drug absorption and disposition (pharmacokinetics) or drug action (pharmacodynamics), including polymorphic variation in the genes that encode the functions of transporters, metabolizing enzymes, receptors, and other proteins. A pharmacogenomic test is an assay intended to study interindividual variations in whole-genome or candidate gene, SNPs, haplotype markers, or alterations in gene expression or inactivation that may be correlated with pharmacological function and therapeutic response. In some cases, the pattern or profle of change is the relevant biomarker, rather than changes in individual markers. Biomarkers in relation to therapeutic response can be dynamic or static. Dynamic biomarkers describe disease progression and associated treatment response, and are widely used in patient care and drug development, e.g. dynamics of prostate specifc antigen for response to prostate cancer treatment (van Hasselt et al. 2015). Static biomarkers are prognostic and predict a clinical response e.g. gene expression signatures for prediction of clinical beneft of anticancer drugs (Cardoso et al. 2016).

چکیده

Definition های مختلف biomarkers وجود دارد. بیومارکر یک ویژگی است که می تواند به صورت عینی اندازه گیری و ارزیابی شود به عنوان شاخصی از فیزیولوژیک و همچنین یک فرآیند آسیب شناسی یا پاسخ دارویی به مداخله درمانی. بیومارکرهای کلاسیک تغییرات قابل اندازه گیری در فشار خون، سطح لاکتات خون پس از ورزش و قند خون در دیابت است. هر گونه تغییرات مولکولی خاصی در یک سلول روی DNA، RNA، متابولیت یا سطح پروتئین می تواند به عنوان یک نشانگر مولکولی اشاره شود. در عصر زیست شناسی مولکولی، نشانگرهای زیستی معمولا معنی زیستی مولکولی را می توان نام برد و می توان آنها را به سه دسته گسترده تقسیم کرد: 1. کسانی که پیشرفت بیماری را در طول زمان پیگیری می کنند و با اقدامات بالینی شناخته شده مرتبط هستند. 2. کسانی که اثر دارو را تشخیص می دهند. در آزمایشات بالینی به عنوان نقطه پایانی جایگزین در حالی که محققان در حال مطالعه همه سه دسته هستند، بیوتکنولوژی و شرکت های دارویی، با استفاده از نشانگرهای زیستی به عنوان ابزار کشف دارو، نه تنها برای تشخیص واکنش های بیولوژیکی به داروهای تجربی بلکه برای کشف اهداف جدید برای مداخلات درمانی، یک نشانگر زیستی می تواند به اندازه یک آزمایش آزمایشگاهی یا پیچیده ای به عنوان یک الگوی ژن ها یا پروتئین ها باشد. از دیدگاه عملی، بیومارکر به طور خاص و حساسیتی وضعیت بیماری را تغییر می دهد و می تواند برای تشخیص و همچنین برای نظارت بر بیماری در طی و پس از درمان استفاده شود. اصطلاح “biomarker منفی” برای نشانگر استفاده می شود که در یک بیماری نامطبوع یا غایب است.

مقدمه

یک نشانگر زیستی می تواند یک پاسخ دارویی برای مداخله درمانی باشد. یک آزمایش فارماکوژنتیک یک آزمایش است که در آن به بررسی تغییرات بین دو متغیر در توالی DNA مربوط به جذب و قرار گرفتن در معرض دارو (فارماکوکینتیک) و یا اقدامات دارویی (فارماکودینامیک)، از جمله تغییرات پلی مورف در ژن هایی که کدورت عملکردهای حمل کننده، متابولیسم آنزیم ها، گیرنده ها و دیگر پروتئین ها یک آزمایش فارماکولوژیک می باشد که در نظر گرفته شده است به منظور بررسی تغییرات interindividual در کل ژنوم یا نامزد ژن، SNPs، مارکرهای haplotype یا تغییرات در بیان یا غیر فعال سازی ژن که ممکن است با عملکرد دارویی و پاسخ درمانی مرتبط باشد. در بعضی از موارد، الگوی یا تغییرات، نشانگر مربوطه است، نه تغییرات در نشانگرهای فردی. بیومارکرها در ارتباط با پاسخ درمانی می توانند پویا یا استاتیک باشند. زیست شناسان پویا پیشرفت بیماری و پاسخ درمان مرتبط را توصیف می کنند و به طور گسترده ای در مراقبت از بیمار و توسعه دارو استفاده می شود، برای مثال پویایی آنتی ژن پروستات خاص برای پاسخ به درمان سرطان پروستات (ون هسللت و همکاران، 2015). بیومارکرهای استاتیک پیش آگهی شده و پیش بینی کننده یک پاسخ بالینی هستند. امضاهای بیان ژن برای پیش بینی داروهای ضد سرطان بالینی (Cardoso et al 2016).

Year: 2016

Publisher: SPRINGER

By : Kewal K. Jain