Dlaczego z rodziny narażonej na grypę chorują tylko niektórzy, a lek skuteczny u wielu pacjentów u części z nich szkodzi? Odpowiedzi coraz częściej szuka się w biomarkerach, czyli mierzalnych wskaźnikach zdrowia. Nowa metoda, w której miesza się komórki wielu osób w jednej szalce, pomaga wykrywać te związane z wrażliwością na wirusy i toksyny.

Czym jest biomarker

Biomarker to wszystko, co można zmierzyć w organizmie i co mówi lekarzowi o aktualnym lub przyszłym stanie zdrowia. Wiele z nich sprawdza się podczas rutynowej wizyty, przy badaniach krwi i pomiarze parametrów życiowych. Wyróżnia się kilka rodzajów:

• fizjologiczne – np. tętno i poziom tlenu we krwi, które pokazują, jak działa organizm;
• komórkowe – np. liczba białych krwinek, informująca o aktywności układu odpornościowego;
• genetyczne – fragmenty DNA wskazujące na wrodzone ryzyko choroby lub szansę na odpowiedź na leczenie.

Wciąż jednak nie potrafimy przewidzieć wielu sytuacji: dlaczego jedna osoba choruje, a druga nie, albo dlaczego badany lek okazuje się niebezpieczny dla części uczestników badania klinicznego.

Jak odkrywa się nowe biomarkery

Klasyczna metoda polega na porównaniu grup, na przykład chorych ze zdrowymi ochotnikami, osób reagujących na lek z niereagującymi albo tych samych ludzi w dwóch momentach życia. Tak powstał test na hemoglobinę A1c używany w diagnostyce cukrzycy. W latach 60. naukowcy zauważyli nietypowo wysoki poziom pewnego białka we krwi chorych, a po kilkudziesięciu latach badań amerykańska agencja FDA zatwierdziła w 2013 roku pierwszy diagnostyczny test oparty na A1c.

Biomarkery genetyczne zwykle znajduje się w badaniach asocjacji całogenomowych. Analizuje się w nich genomy tysięcy, a nawet milionów osób, szukając wariantów powiązanych z cechą lub chorobą. Metoda ma jednak ograniczenie: nie zawsze mówi, w jakiej tkance lub typie komórek dany wariant ma znaczenie.

„Wioska komórkowa” zamiast pojedynczych linii

Tę lukę próbuje zapełnić neurobiolog i genetyk, który prowadzi badania na ludzkich komórkach mózgu hodowanych w naczyniu. Komórki te powstają z komórek macierzystych uzyskanych z krwi lub skóry dawców, bo mózgu żywego człowieka nie da się badać bez ryzyka trwałego uszkodzenia.

Dotychczas eksperymenty obejmowały zwykle garstkę osób, ponieważ każdą linię komórkową trzeba było hodować osobno, co kosztuje czas i pieniądze. Zespół łączy więc w jednej szalce komórki od dziesiątków, a nawet setek dawców, czyli tworzy „wioskę komórkową”. Genom każdej komórki działa jak naturalny kod kreskowy i pozwala ustalić, kto ją podarował. Następnie badacze dodają czynniki szkodliwe, takie jak patogeny, zanieczyszczenia chemiczne czy promieniowanie, i sprawdzają, jak reaguje każda z osób. Geny powiązane z reakcją stają się biomarkerami podatności danego typu komórek.

W jednym z eksperymentów użyto komórek mózgu od 40 osób i wirusa Zika, przenoszonego przez komary. U części dawców zakażonych zostało poniżej 1% komórek, u innych ponad 99%. Zespół znalazł wariant genu regulującego gen przeciwwirusowy IFITM3, który wiązał się z większą podatnością na zakażenie. Ten sam wariant powiązano wcześniej z cięższym przebiegiem COVID-19 i grypy typu A. Podobne prace dotyczą wrażliwości na ołów, PFAS (tzw. wieczne chemikalia), wirusa odry i hormony stresu. Celem jest „atlas ludzkiej podatności”.

Co to oznacza w praktyce

Na razie to badania laboratoryjne, a nie testy, które można zrobić w przychodni. Biomarkery trzeba jeszcze sprawdzić w warunkach rzeczywistych, zanim trafią do gabinetów. Autor wskazuje też inne kierunki: tańsze sekwencjonowanie całego genomu, algorytmy AI analizujące tomografię i rezonans pod kątem zmian niewidocznych dla oka oraz dane z telefonów i smartwatchy, które w niektórych badaniach pomagały przewidywać epizody ciężkiej depresji.

Dla polskiego pacjenta oznacza to przede wszystkim, że biomarkery już dziś są codziennością: morfologia, poziom glukozy czy badania przesiewowe noworodków to ich przykłady. Za kilka lat mogą dojść oznaczenia pomagające lepiej dobierać leczenie lub ocenić indywidualne ryzyko. Tempo wdrożeń w Polsce i UE zależy od potwierdzenia skuteczności oraz od procedur rejestracji i refundacji, więc na razie warto traktować te doniesienia jako zapowiedź, a nie gotową usługę.

Źródło: Medical Xpress – „What are biomarkers? How doctors assess health and pooling people’s cells reveals new markers—a biologist explains”