В современной медицине для диагностики различных заболеваний, обоснования их лечения, подтверждения эффективности применяемой терапии используется очень большое количество различных методов исследования, в том числе инструментальные и лабораторные. Инструментальные методы (например, томография) индивидуализированы в большей степени, чем лабораторные (Дедов И.И. и соавт., 2012). Это связано с тем, что лабораторные показатели более лабильные. Они зависят от многих факторов. Повышение персонализации лабораторных методов стало возможным при использовании геномных методов исследования. Благодаря технологическому процессу были открыты новые (так называемые «омные») области исследования, отличающиеся характером изменений генной экспрессии на разных стадиях: 1) на стадии изменения матричных и других РНК (транскриптомика); 2) белков (протеомика); 3) метаболитов (метаболомика) (Дедов И.И. и соавт., 2012; Коробкова Е.О. и соавт., 2020).
Объектом изучения транскриптомики (раздела функциональной геномики) являются все РНК-транскрипты, которые образуются в клетке. Среди них различают кодирующие (рибосомные, матричные, транспортные) и некодирующие РНК. Методология транскриптомики базируется на определении набора РНК с помощью микрочипов и секвенирования нуклеиновых кислот. Транскриптомика позволяет установить адреса наиболее активных клеточных процессов, ассоциированных с уровнем экспрессии определённых генов в клетках тех или иных тканей в тот или иной момент времени. Эти данные позволяют углубить представления о молекулярных аспектах заболеваний у человека, что может быть использовано в персонализированной диагностике и профилактике заболеваний.
Протеомика – это область молекулярной биологии, основной задачей которой является идентификация и количественный анализ вновь образующихся белков в различных клетках и тканях организма. Метод протеомики используется для детекции биомаркеров, идентификации белков, экспрессирующихся при разных заболеваниях, в первую очередь – при злокачественных новообразованиях. Этот метод позволяет судить о механизмах действия лекарственных средств, об индивидуальной чувствительности к ним организма, что обозначается термином «фармакопротеомика». С помощью метода протеомики углубляется представление о патогенезе многих заболеваний, осуществляется поиск антигенов, которые могут быть использованы для производства новых вакцин. Важную роль протеомика может сыграть в разработке новых методов лечения пациентов. Среди протеомных методов наиболее перспективными для персонализированной медицины являются методы иммунохимического анализа и электрофореза, метод масс-спектрометрической визуализации тканей человека, а также белковые биочипы, ассоциированные с антигенами, антителами, ферментами. Эти методы позволяют осуществлять полный анализ протеома: качественный и количественный состав всех белков, содержащихся в клиническом материале, а также следить за динамикой их изменений при патологии и лечении. Протеомные методы достаточно широко применяются и в педиатрии, подтвердив свою высокую информативность (Young J., Stone W.L.,2012).
Отдельной основополагающей областью персонализированной медицины является метаболомика, изучающая широкий ассортимент низкомолекулярных продуктов различного происхождения. Чаще всего это промежуточные и конечные продукты обмена веществ, вторичные метаболиты, гормоны и другие сигнальные молекулы, совокупность которых составляет метаболический профиль. Характер изменений метаболитов может быть индикатором обменных процессов в организме, а также – патологических состояний. Изменения метаболома фиксируются при многих заболеваниях, сопровождающихся развитием стрессовых реакций. Они предшествуют структурным изменениям органов, в связи с этим способствуют ранней диагностике формирующихся повреждений. Анализ метаболического профиля крови особенно актуален для изучения атеросклероза. Установлено, что образованию атеросклеротической бляшки предшествуют нарушения окислительно-восстановительных процессов и энергетического обеспечения тканей, накопление полиненасыщенных сложных эфиров холестерина с длинноцепочечными жирными кислотами. Особое внимание уделяется повышению концентрации пальмитиновой кислоты, которая ускоряет развитие атеросклероза и в связи с этим может использоваться для диагностики ранних его признаков (Biri A. et al., 2007). Для диагностики метаболомных нарушений в основном используются газовая хроматография в сочетании с масс-спектрометрическим детектором, жидкостная хроматография высокого разрешения в сочетании с тандемным масс-спектрометрическим детектором, спектрометрия ядерного магнитного резонанса, капиллярный электрофорез (Коробкова Е.О. и соавт., 2020).