바이오마커(세포)

Biomarker (cell)
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바이오마커(biomarker) 또는 생물학적 표지는 "세포, 조직 또는 유체의 세포, 생화학 또는 분자 변화"로 정의되며, 이는 정상적인 생물학적 과정, 병원적 과정 또는 치료적 개입에 대한 약리학적 반응을 나타내기 위해 측정하고 평가할 수 있다."[1]생물학자는 질병의 초기 자연사로부터 시작된 질병 진행의 특징을 나타낸다.바이오마커는 질병의 민감성과 심각성을 평가하여 결과를 예측하고, 개입을 결정하고, 치료 반응을 평가할 수 있다.포렌식 및 역학 관점에서, 바이오마커는 환경 위험 요소들 간의 관계에 대한 독특한 통찰력을 제공한다.[2]null

바이오마커 등급

3가지 종류의 바이오마커는 예측 바이오마커, 예측 바이오마커, 약동 바이오마커다.null

예측 바이오마커

예측 바이오마커는 검진, 진단, 질병 모니터링을 통해 질병 상태에 대한 개입에 독립적인 정보를 제공한다.예측 바이오마커는 질병의 자연사 잠복기에 개인을 나타낼 수 있어 질병이 종료될 때까지 최적의 치료와 예방이 가능하다.예측 바이오마커는 질병에 걸릴 확률을 증가시키거나 감소시키는 내부 전구체를 측정하여 질병 상태에 대한 정보를 제공한다.예를 들어 혈압과 콜레스테롤은 CVD를 위한 바이오마커다.[2]예측 바이오마커는 질병의 인과 경로에 직접적이거나 간접적일 수 있다.만약 예측 바이오마커가 인과적 경로의 직접적인 단계라면, 그것은 질병의 요인이나 산물 중 하나이다.예측 바이오마커는 노출로 인한 변화와 관련이 있거나 노출이나 질병과 연관된 알려지지 않은 요인과 관련이 있는 경우 질병과 간접적으로 관련될 수 있다.[3]null

예측 바이오마커

예측 바이오마커는 약물의 효과를 측정하고 약물이 기대되는 활동을 하고 있는지 여부를 알려 주지만 질병에 대한 직접적인 정보는 제공하지 않는다.[3]예측 바이오마커는 매우 민감하고 구체적이므로 노출된 바이오마커로부터 회수 편향과 주관성을 제거하여 약물이나 독소의 현장 고유 효과에 대한 진단 유효성을 높인다.예를 들어, 개인이 약물이나 독소에 노출되었을 때, 그 약물이나 독소의 체내 농도 또는 생물학적 유효 선량은 그 독소의 원점이나 외부 환경으로부터 독소의 추정이나 측정에 비해 약물이나 독소의 효과에 대한 더 정확한 예측을 제공한다.[2]null

약리역학 바이오마커

약리역학(PD) 바이오마커는 약물과 그 수용체 사이의 직접적인 상호작용을 측정할 수 있다.약리역학 바이오마커는 약물이 질병의 생물학, 이상적인 생물학적 투여 농도, 생리학적 반응/저항 메커니즘에 의도된 영향을 미치는 경우 약물 메커니즘을 드러낸다.약리학적 바이오마커는 특히 종양 세포의 약물 메커니즘과 관련이 있는데, 여기서 약물 개입을 위한 약리학적 엔드포인트를 종양 조직에서 직접 평가할 수 있다.예를 들어 단백질 인산화 바이오마커는 표적 단백질 키나아제의 변경과 다운스트림 신호 분자의 활성화를 나타낸다.[4]null

바이오마커의 임상적 응용

바이오마커는 임상적 용도에 따라 분자 바이오마커, 세포 바이오마커 또는 영상 바이오마커로 분류할 수 있다.null

분자 바이오마커

분자 바이오마커의 주요 유형으로는 유전체 바이오마커, 전산화 바이오마커, 단백질 바이오마커, 대사 바이오마커 4가지가 있다.null

게놈 바이오마커

게놈 바이오마커는 게놈에서 불규칙한 염기서열(일반적으로 단일 뉴클레오티드 다형성)을 식별하여 DNA를 분석한다.유전자 바이오마커는 대부분의 암세포 라인이 체세포 변이를 가지고 있기 때문에 암에서 특히 중요하다.체세포 돌연변이는 모든 세포에 돌연변이가 있는 것이 아니기 때문에 유전 돌연변이와 구별할 수 있다. 종양 세포만 있으면 쉽게 대상이 된다.null

전산화 바이오마커

전치물 생체표시는 엑소메만이 아닌 모든 RNA 분자를 분석한다.전치성 바이오마커는 특정 세포나 모집단에서 RNA의 분자 정체성과 농도를 밝혀낸다.패턴 기반 RNA 표현 분석은 개인에 대한 치료 반응을 예측하는 데 있어 향상된 진단 및 예측 능력을 제공한다.예를 들어 유방암 환자의 뚜렷한 RNA 아형은 생존율이 다르다.[5]null

프로테오믹 바이오마커

프로테오믹스는 단백질이나 단백질 바이오마커의 변화에 대한 정량적 분석과 탐지를 허용한다.단백질 바이오마커는 단백질-단백질 상호작용, 변환 후 수정, 면역학적 반응 등 다양한 생물학적 변화를 감지한다.null

셀룰러 바이오마커

세포 바이오마커는 세포가 분리, 분류, 수량화되도록 하며 세포의 형태학 및 생리학에 의해 특징지어진다.세포 바이오마커는 임상 및 실험실 환경에서 모두 사용되며, 항원에 따라 많은 세포 샘플을 구별할 수 있다.세포 바이오마커 분류 기법의 예는 형광 활성 세포 분류 기법이다.[6]null

이미징 바이오마커

이미징 바이오마커는 분자 바이오마커에 비해 질병의 조기 발견을 가능하게 하고, 약물 발견 시장에서의 번역적 연구를 능률화한다.예를 들어, 신약 개발 단계에서 연구 시간과 비용을 단축시켜 수용체의 비율을 약물 표적으로 결정할 수 있다.영상 바이오마커도 비침습적이어서 분자 바이오마커에 비해 임상적으로 유리하다.영상 기반 바이오마커로는 X선, 컴퓨터 단층촬영(CT), 양전자 방출 단층촬영(PET), 단일 사진 방출 단층촬영(SPEP), 자기 공명영상촬영(MRI) 등이 있다.[7]null

바이오마커의 예

  • 배아: 태아에게 배아 바이오마커는 매우 중요한데, 각 세포의 역할은 바이오마커의 사용을 통해 결정되기 때문이다.재생의학에서 배아줄기세포(ESC)의 사용에 관한 연구가 진행되어 왔다.이것은 세포 내의 특정 바이오마커들이 세포의 미래 역할을 변화시키기 위해 변경될 수 있기 때문이다.배아 바이오마커의 한 예는 10월 4일 단백질이다.[8]
  • QuantiGene View를 이용한 순환종양세포의 다중해석RNA CTC 플랫폼
    암: 바이오마커는 암환자의 치료적 개입에 있어 매우 높은 상승률을 가지고 있다.대부분의 암 바이오마커는 단백질이나 DNA의 변형된 부분으로 구성되며, 암세포에서 더 높은 비율로 모든 세포에 표현된다.아직 보편적인 종양 바이오마커는 한 개도 없었지만, 모든 종류의 암에 대한 바이오마커는 있다.이러한 종양 바이오마커는 종양의 건강 추적을 위해 사용되지만 특정 암에 대한 유일한 진단 역할을 할 수는 없다.암 치료에 사용되는 종양 표지의 예로는 대장암의 경우 CEA(Carcinoembryonic Antigen, CEA)와 전립선암의 경우 PSA(Prarmetric Specific Antigen, PSA)가 있다.[9]2014년 암 연구에서는 순환종양세포(CTCs)와 순환종양DNA(ctDNA)가 특별한 세포 분화와 예후 능력을 갖춘 종양 바이오마커 전이라고 확인했다.CTCs와 ctDNA의 완전한 능력을 판단하기 위해서는 혁신적인 기술을 활용해야 하지만, 이들의 역할에 대한 통찰력은 암의 진화, 침공, 전이 등에 대한 새로운 이해를 가능케 한다.[10]

참조

  1. ^ Mayeux, Richard (April 2004). "Biomarkers: Potential Uses and Limitations". NeuroRx. 1 (2): 182–188. doi:10.1602/neurorx.1.2.182. PMC 534923. PMID 15717018.
  2. ^ a b c Mayeux, Richard (2004). "Biomarkers: Potential Uses and Limitations". NeuroRx. 1: 182–8. doi:10.1602/neurorx.1.2.182. PMC 534923. PMID 15717018.
  3. ^ a b Gainor, Justin; Longo, Dan; Chabner, Bruce. "Pharmacodynamic Biomarkers: Falling Short of the Mark?". AACR.
  4. ^ Sarker, Debashis; Workman, Paul (2007-01-01). "Pharmacodynamic biomarkers for molecular cancer therapeutics". Advances in Cancer Research. 96: 213–268. doi:10.1016/S0065-230X(06)96008-4. ISBN 9780120066964. ISSN 0065-230X. PMID 17161682.
  5. ^ Blenkiron, Cherie; Goldstein, Leonard; Thorne, Natalie (2007). "MicroRNA expression profiling of human breast cancer identifies new markers of tumor subtype". Genome Biology. 8 (10): R214. doi:10.1186/gb-2007-8-10-r214. PMC 2246288. PMID 17922911.
  6. ^ "Cellular biomarkers analysis - ImmuneHealth". ImmuneHealth. Retrieved 2015-11-24.
  7. ^ "The Promise of Imaging Biomarkers" (PDF). Thomas Reuters.
  8. ^ Nagano, K; Yoshida, Y; Isobe, T (2008). "Cell surface biomarkers of embryonic stem cells". Proteomics. 8 (19): 4025–35. doi:10.1002/pmic.200800073. PMID 18763704.
  9. ^ "Tumor Markers". National Cancer Institute. Retrieved 2015-11-24.
  10. ^ Haber, Daniel A.; Velculescu, Victor E. (2014-06-01). "Blood-Based Analyses of Cancer: Circulating Tumor Cells and Circulating Tumor DNA". Cancer Discovery. 4 (6): 650–661. doi:10.1158/2159-8290.CD-13-1014. ISSN 2159-8274. PMC 4433544. PMID 24801577.