Прецизионная онкология и индивидуализированное лечение — подробный взгляд на медицину будущего

Знаменующая начало новой эпохи в медицине прецизионная медицина — прекрасный пример того, как генетические знания меняют методы лечения. Завершение проекта «Геном человека» в 2003 году открыло эпоху, заложившую основы прецизионной медицины: она персонализирует лечение и позволяет учёным по-новому смотреть на болезни. Но важно понять эволюцию медицины, само понятие прецизионной медицины, её принципы, инструменты и применение.

Прецизионная медицина: взгляд на медицину будущего

Учитывая индивидуальные различия генетического устройства и окружающих факторов, прецизионная медицина предлагает лечение, адаптированное к человеку. В отличие от доказательной и традиционной медицины она стремится создавать индивидуальные подходы с учётом генетики, среды и образа жизни. Особое внимание исследований привлекают предрасположенность к определённым заболеваниям или ответ на определённое лечение и связанные с ними генетические различия.

Запущенная в США в 2015 году Инициатива прецизионной медицины (The Precision Medicine Inıtiative) повысила известность и популярность этой области. Термин «прецизионная медицина» вызвал растущий интерес во всём мире и, даже опередив «персонализированную медицину» в поисковых системах, стал тенденцией в медицине и здравоохранении.

Но для понимания прецизионной медицины нужно взглянуть на эволюцию медицинских концепций — путь от традиционной к доказательной и, наконец, прецизионной медицине. Рассматривая влияние каждой концепции на науку и практику, мы можем яснее увидеть, что предлагает прецизионная медицина и каков её будущий потенциал.

Чтобы полностью понять влияние прецизионной медицины на здоровье и формировать будущее этой области, крайне важно знать её цели, достижения и потенциальные трудности. Среди основных тем обзора — то, как она решает две главные задачи: классифицирует разные подтипы заболеваний и предлагает таргетное лечение каждого подтипа .

Зарождение прецизионной медицины

Хотя термин новый, сама концепция восходит ко временам Гиппократа. В 1979 году канадский исследователь доктор L.Y. Wei предложил понятие «3P»: профилактическая, прецизионная и народная медицина.

Геномная прецизионная медицина появилась после завершения проекта «Геном человека», когда знания о генетической основе болезней начали направлять индивидуальное лечение.

• Стратифицированная медицина (stratified): Стремится группировать пациентов по риску или ответу на лечение для максимальной пользы терапии. Используя знания о болезни и диагностике, можно делать клинические решения точнее.
• Персонализированная медицина (personalized): Термин впервые использован в 1971 году; решения о профилактике, диагностике и лечении стали направляться информацией о генетическом профиле . Термин «персонализированная медицина» вызвал путаницу у общественности: в опросе 2013 года его понимали лишь 4%.
• Индивидуализированная медицина (individualized): Topol предложил заменить термин «персонализированная медицина» на «индивидуализированная медицина» . Ранее так называли сопоставление болезни конкретного человека со специально созданной терапией. Примеры — Онкофаг  и другие вакцины для конкретных пациентов, а также лечение на основе стволовых клеток.
• Медицина P4: Предложенная Hood в 2004 году медицина P4 означает предиктивную (predictive), профилактическую (preventive), персонализированную (personalized) и партисипативную (participatory) медицину. Используя обширную информационную сеть, она стремится обеспечить комплексные медицинские подходы к общественному здоровью и наблюдение за здоровьем населения.

В целом прецизионная медицина стремится сделать лечение и профилактику более персонализированными и эффективными. Разные термины и концепции направлены на более эффективное и индивидуальное понимание и лечение болезней на основе генетических и биологических данных. Подход предполагает эффективное распределение пациентов по подгруппам с общей биологической основой заболевания.

Для реализации прецизионной медицины есть две основные цели: 

1. Правильно классифицировать заболевания по подтипам 
2. Находить таргетные методы лечения этих конкретных подтипов

Благодаря достижениям различных омиксных наук, электронных медицинских карт и больших данных и их анализа обе цели становятся всё более достижимыми.

Термин «омикс» означает масштабный целостный анализ биологических систем. В биологии и биомедицине его обычно используют для генетики, транскриптомики, протеомики, метаболомики и других конкретных областей. Они соответственно представляют целостный системный анализ генов, молекул РНК, белков и метаболитов. Такие исследования обычно используют высокопроизводительные технологии и анализ больших данных для лучшего понимания биологических систем и заболеваний.

Понятия правильности и прецизионности в прецизионной медицине

Прецизионная медицина включает понятия «правильности» и «прецизионности» : 

• Правильность отражает близость измерения к стандартному или истинному значению, а  
• прецизионность — близость повторных измерений друг к другу. 

В практике прецизионной медицины крайне важно правильно представлять геномы и обеспечивать воспроизводимость генетических тестов, поскольку неполные или ошибочные исследования способны иметь серьёзные последствия для людей и семей.

Разделение заболеваний на подгруппы

Прецизионная медицина стремится классифицировать определённую болезнь по чётким подгруппам на основе особенностей пациента, направляя лечебные решения для каждой из них. Это стимулировало обширные исследования подтипов рака, аутизма, астмы, аутоиммунных и сердечно-сосудистых заболеваний. Научно и клинически такое разделение помогает более осознанно управлять решениями о лечении и ожидаемыми расходами, а также направляет разработку генетических тестов и исследования причин болезней. При непосредственной связи с механизмом болезни подтипы называются «эндотипами», а при представлении похожих пациентов для целей лечения — «веротипами».

Раньше подтипы заболеваний выделяли врачи, наблюдая симптомы и ответ на лечение у разных пациентов, а затем проверяя наблюдения исследованиями. За 20 лет современные высокопроизводительные биотехнологии и снижение стоимости «омиксных» данных — геномных, протеомных и других — направили учёных к вычислительным подходам. Они включают разнообразные биомаркеры и омиксные данные для молекулярного подтипирования, а также клиническое подтипирование на основе электронных медицинских карт и глубокого фенотипирования с учётом среды, социальных и поведенческих факторов. Такой интегративный подход позволяет полнее оценивать пациента и выбирать более индивидуальное лечение. 

Молекулярное подтипирование: омиксные технологии

Многофакторные угрожающие жизни заболевания, особенно рак, сердечно-сосудистые болезни и диабет, из-за сложности и неоднородности являются областью применения прецизионной медицины. Традиционных методов определения биомаркеров для их молекулярного подтипирования недостаточно, и этот пробел заполняют омиксные технологии. Начавшись с проекта «Геном человека», они обеспечивают высокопроизводительный подробный биологический анализ и подразделяются на геномику, эпигеномику, транскриптомику, протеомику, метаболомику, микробиомику и метагеномику. Технология секвенирования нового поколения (NGS) выделяется способностью создавать обширные подробные молекулярные данные в разных омиксных областях. Она позволяет всесторонне профилировать человека, глубже понимать подтипы заболеваний и разрабатывать более специализированные лечебные стратегии. 

Геномика

Геномика как омиксная область изучает целые геномы и, в отличие от генетики, рассматривает весь геном, а не отдельные гены. Для изучения вариантов при менделевских, то есть моногенных, и сложных заболеваниях применяют полногеномные ассоциативные исследования (GWASs), полногеномное секвенирование (WGS) и полноэкзомное секвенирование (WES) . 

• GWASs используют для понимания связей генетических вариантов — изменений, мутаций — со сложными заболеваниями.
• WGS и WES используют для определения последовательности разных частей гена. 

Эти технологии, особенно на основе NGS, способны давать обширные данные. У WGS и WES есть свои преимущества и ограничения: WES работает быстрее и обеспечивает более глубокий охват, тогда как WGS даёт более широкую информацию, включая сведения о регуляторных областях. Одноклеточное геномное секвенирование (SGS), анализируя геном отдельных клеток, также позволяет подробно изучать геномные различия опухолевых и неопухолевых клеток.

Эпигеномика

Эпигеномика сосредоточена на изменениях экспрессии генов, происходящих без изменения генетического устройства. Исследуют, как и почему возникают эпигенетические модификации — метилирование ДНК, ацетилирование гистонов, микроРНК (miRNA), — и их влияние на организм. Химические модификации ДНК и гистонов регулируют транскрипцию, а miRNA управляют экспрессией генов. 

Эпигенетические модификации определяются генетическими и средовыми факторами; иногда они наследуются и играют важную роль при заболеваниях, особенно раке, сердечно-сосудистых болезнях и метаболическом синдроме. 

Эпигеномные исследования сосредоточены на технологиях понимания этих изменений, выявления эпигенетических биомаркеров и разработки эпигенетически направленных лечебных стратегий.

Обработка ДНК бисульфатом используется как первый шаг оценки метилирования, а иммунопреципитация хроматина (ChIP) с последующим секвенированием (ChIP-seq) — для масштабного изучения модификаций гистонов. Экспрессию miRNA оценивают микрочипами, qRT-PCR и секвенированием малых РНК — small RNA-seq. 

Эпигеномика помогает не только понимать заболевания, но и разрабатывать потенциальные стратегии диагностики, прогнозирования и лечения.

Транскриптомика

Транскриптомика изучает все транскрипты РНК в клетке или определённом состоянии. В первые годы этой области, возникшей в начале 1990-х, для анализа экспрессии широко применяли микрочипы. Сегодня благодаря развитию и удешевлению NGS предпочтительным методом анализа транскриптома стало RNA-seq.

Транскриптомика помогает понимать биологию организма, различия экспрессии и неизвестные функции генов, играя важную роль в изучении болезней человека. Она даёт «снимок» транскриптома в определённый момент, поэтому измерения меняются во времени и в разных условиях. Пространственная транскриптомика локализует экспрессию и помогает понимать межклеточные различия и причинность заболеваний.

Протеомика

Протеомика изучает состав, функции, взаимодействия и структуру белков. Протеомы, отражающие экспрессию генов и посттрансляционные модификации, являются основными молекулами, выполняющими клеточные функции. Обычно протеомику осуществляют высокопроизводительными методами на основе масс-спектрометрии (MS). 

Есть три основных вида протеомики: 

• Экспрессионная протеомика: Выявляет различия экспрессии белков.
• Структурная протеомика: Раскрывает трёхмерную структуру белков.
• Функциональная протеомика: Раскрывает функции и взаимодействия белков.

В протеомике уровень экспрессии генов лишь частично отражает уровень белков, а посттрансляционные модификации, например фосфорилирование и убиквитинирование, могут существенно менять их функцию. Это критически важно для понимания генов, особенно для открытия связанных с болезнями белков и сигнальных путей.

Метаболомика

Метаболомика масштабно изучает метаболиты — небольшие молекулы в клетках, тканях и организмах. Она охватывает их совокупность, называемую метаболомом, и взаимодействия внутри биологической системы. 

Метаболомные исследования используют сверхэффективную жидкостную хроматографию (UPLC), ядерный магнитный резонанс (NMR) и масс-спектрометрию (MS), чтобы количественно определять в биологических системах различные метаболиты: аминокислоты, липиды и углеводы. 

Метаболомика может изучать метаболические нарушения, связанные со многими заболеваниями человека, особенно сердечно-сосудистыми болезнями, диабетом и раком. По мере развития аналитических технологий она также стала мощным инструментом выяснения патологических механизмов, поиска новых лекарственных мишеней, интерпретации взаимодействий препаратов, прогнозирования ответа, выявления диагностических биомаркеров для ранней диагностики и оптимизации персонализированного лечения.

Уровни и соотношения метаболитов обычно надёжно отражают метаболическую функцию, а отклонения часто указывают на болезнь. Количественное измерение метаболитов позволяет выявлять генетические области, регулирующие обмен малых молекул в разных тканях и биологических жидкостях.

Микробиомика и метагеномика

Микробиом — термин для всех колонизирующих организм человека микроорганизмов: бактерий, вирусов и грибов. Микробиомика изучает структуру, функции и динамику этих микроорганизмов и связанных молекул. Разные части организма — кишечник, кожа, слизистые — колонизированы микроорганизмами, сообщество которых называется микробиотой . Метагеномика включает расширенный генетический анализ микробных генов, позволяющий понять огромный генетический потенциал этих микроорганизмов. 

Анализ человеческого микробиома включает метагеномику и другие омиксные методы. Микробиом существенно влияет на многие составляющие организма, развитие болезней и общее здоровье, в частности через ось «кишечник — мозг» и взаимодействие с иммунной системой. Он также может играть важную роль в метаболизме лекарств. Понимание его работы помогает лучше понять механизмы заболеваний и варианты лечения.

Клинически обогащённые подтипы и глубокое фенотипирование

Фенотип — наблюдаемые биологические характеристики человека, а фенотипирование — их анализ и описание. Глубокое фенотипирование обеспечивает подробный всесторонний анализ этих характеристик. 

Прецизионная медицина стремится разделять пациентов по подгруппам на основе фенотипа, генотипа и других особенностей. Интеграция фенотипических и генотипических данных критически важна для выделения подгрупп и разработки лечебных стратегий. 

Источники данных, например электронные медицинские карты, и алгоритмы используют для выделения подтипов по фенотипическим признакам. Разные подтипы могут отличаться течением болезни, ответом на лечение и осложнениями. 

Недостаточные и разрозненные описания фенотипа затрудняют анализ, особенно при редких заболеваниях и неполных данных. Прецизионные подходы позволяют разрабатывать специализированное лечение подтипов, фармакоомиксные методы и функциональную прецизионную медицину.

Разработка лечения конкретных молекулярных подтипов, фармакоомиксные и функциональные прецизионные подходы играют важную роль в реализации прецизионной медицины.

Развитие и применение таргетной терапии

Таргетная терапия включает лекарства, воздействующие на конкретные патогенные молекулы или клетки, направляясь лишь на вызывающие болезнь клеточные процессы и снижая риск повреждения нормальных клеток. Концепцию заложил Paul Ehrlich, предложив «волшебные пули» (magic bullets). Подход направлен на специфическое воздействие препарата на болезнь и более точное индивидуальное лечение. Проект «Геном человека» и омиксные достижения позволили точнее понимать механизмы прогрессирования болезней и создавать новые таргетные лекарства. Особенно активно область развивается в онкологии с препаратами против конкретных видов рака, но применяется также при сердечно-сосудистых и аутоиммунных заболеваниях, муковисцидозе.

Стратегии молекулярно-таргетного лечения рака и достижения

Таргетные подходы при раке стремятся воздействовать на конкретные молекулярные и биологические механизмы раковых клеток и опухолей. До конца 1990-х лекарства обычно подавляли деление клеток в целом, повреждая и нормальные клетки. В 1980-х учёные сосредоточились на специфических факторах роста раковых клеток и продуктах онкогенов , используя эти знания для создания препаратов, блокирующих раковые сигналы: трастузумаба (Herceptin), гефитиниба (Iressa), иматиниба (Gleevec) и цетуксимаба (Erbitux). 

Ингибиторы ангиогенеза препятствуют образованию новых сосудов и росту опухоли. Первый такой препарат, бевацизумаб (Avastin, Altuzan) , был одобрен в 2004 году; разработка новых средств продолжается. 

В последнее время молекулярные механизмы и триггеры рака стали центром разработки лекарств, включающей две главные стратегии: антитела и малые молекулы .

Антитела

Терапия на основе антител играет важную роль в лечении рака; моноклональные антитела (mAb) были среди первых достижений. Обычно они высокоспецифичны, но вводятся преимущественно внутривенно или подкожно, поскольку их мишени в основном расположены на клеточной поверхности, а сами молекулы велики. Первое поколение mAb было мышиного происхождения, что создавало ограничения и проблемы у людей; последующие разработки, например химерные и гуманизированные mAb, позволили их преодолеть. 

Гуманизированные mAb сохраняют все или часть мышиных вариабельных областей, заменяя мышиный Fc-домен человеческим, что уменьшает иммунный ответ. Широко используется человеческий изотип IgG1, важный для Fc-зависимых функций, особенно антителозависимой клеточной цитотоксичности (ADCC). 

Первые два одобренных FDA mAb — ритуксимаб и трастузумаб — вышли на рынок в 1997 и 1998 годах соответственно; за 25 лет одобрено более 100 mAb. 

Терапию антителами делят на три категории:

1. Неконъюгированные антитела: в основе лежат естественные свойства IgG, иммуноглобулина G. Пример — трастузумаб.
2. Антитела, созданные генетической инженерией: направлены на цитотоксические, уничтожающие клетки Т-лимфоциты и усиливают их борьбу с болезнью. Применяются в таких подходах, как ингибиторы иммунных контрольных точек и CAR T-клеточная терапия , включая клеточные методы. 
3. Конъюгаты антител с лекарствами: доставляют цитотоксическую нагрузку, то есть молекулы химиопрепаратов, в клетки-мишени, уничтожая больные клетки. Например, трастузумаб дерукстекан.

Пояснение к рисунку: Противораковую терапию антителами по механизму действия можно разделить на три категории: 

1. Неконъюгированные антитела с естественными свойствами IgG: ADCC, ADCP, CDC и подавление клеточной передачи сигналов.
2. Инженерные антитела, вовлекающие цитотоксические Т-клетки: ингибиторы иммунных контрольных точек (ICIs), биспецифические Т-клеточные антитела (T-biAb) и Т-клетки с химерным антигенным рецептором (CAR-Ts), использующим одноцепочечный вариабельный фрагмент (scFv).
3. Конъюгаты, доставляющие цитотоксическую нагрузку: конъюгаты антител с лекарствами (ADCs), радионуклидами (ARCs) и иммуноцитокины.

Низкомолекулярные ингибиторы

Низкомолекулярные ингибиторы важны в лечении рака, особенно при распространённой болезни, устойчивой к классической химиотерапии. 

FDA одобрило 43 разных низкомолекулярных ингибитора для применения в онкологии. 

В целом их делят на две категории: 

• Селективные низкомолекулярные ингибиторы 
• Мультикиназные ингибиторы

Селективные ингибиторы взаимодействуют с меньшим числом мишеней, обычно подавляя конкретный компонент клеточного сигналинга; мультикиназные действуют на более широкий спектр киназ и менее специфичны. Селективные препараты выбирают по определённым биомаркерам, а мультикиназные обычно назначают по гистологическому диагнозу без дополнительного индивидуального отбора. 

Низкомолекулярные ингибиторы обеспечивают эффективные стратегии борьбы с раком и повышения долгосрочной выживаемости, могут уменьшать побочные эффекты и заменять цитотоксическую химиотерапию в первой линии. Таргетные стратегии, поддерживая персонализированные и прецизионные подходы, таким образом потенциально дают более благоприятные результаты с минимальными побочными эффектами.

Фармакоомиксные подходы и индивидуальные различия ответа на лекарства

Фармакоомика использует омиксные науки для изучения индивидуальных различий лекарственного ответа и лежащих в их основе молекулярных механизмов. Она объединяет подходы к пониманию и направлению ответа; разные направления изучают его на разных молекулярных уровнях. 

Фармакогеномика — наиболее раннее и развитое направление — позволяет понимать ответ генетически. Фармакотранскриптомика, фармакоэпигенетика, фармакопротеомика, фармакометаболомика и фармакомикробиомика расширяют область, изучая влияние экспрессии генов, эпигенетических модификаций, белков, метаболитов и микробиома. Такой комплексный подход углубляет понимание межиндивидуальных различий и помогает создавать персонализированные стратегии.

Фармакогеномика

Фармакогеномика изучает связь генетических вариантов и лекарственного ответа в широком геномном контексте, фармакогенетика — в более узком. Оба подхода стремятся учитывать генетику человека для индивидуальной лекарственной терапии. 

Первоначально сосредоточенная на отдельных вариантах генов фармакогенетика благодаря научно-техническому прогрессу превратилась в фармакогеномику, охватывающую весь геном. Это позволяет исследовать генетическое влияние на фармакокинетику и фармакодинамику, различия между популяциями и включать знания в клинику и разработку лекарств. 

Два важных примера — генетически обусловленный ответ на изониазид и сукцинилхолин и генетический подход к варфарину — подчёркивают значение фармакогеномики и полигенной модели. 

Фармакогеномика открывает путь персонализированной медицине, делая будущую лекарственную терапию более индивидуальной и эффективной.

Фармакотранскриптомика

Фармакотранскриптомика изучает вариации транскриптома для индивидуального выбора лечения и дозы. Эта новая область полезна для оценки эффективности препаратов и поиска мишеней. 

Пример — фармакотранскриптомное профилирование устойчивых клеток тройного негативного рака молочной железы после лапатиниба, одобренного противоопухолевого средства, и берберина, продукта традиционной медицины, а также сетей генов, регулирующих ферроптоз. Подробный анализ активности генов при таком воздействии призван улучшить понимание действия веществ на клетки и ферроптоз.

Фармакоэпигенетика

Фармакоэпигенетика изучает индивидуальные различия лекарственных реакций, особенно эпигенетические модификации и их влияние на ответ. 

Исследования связывают эпигенетические изменения с лекарственной терапией и показывают их способность модулировать действие препаратов. Некоторые эпигенетические методы включают модуляцию генов и могут влиять на ответ определённых генетических вариантов на конкретные препараты.

Фармакопротеомика

Фармакопротеомика — направление протеомики, изучающее вариации на уровне белков и их связь с ответом на лекарства. В дополнение к геномным и транскриптомным данным она подробнее рассматривает индивидуальные различия и их взаимодействие с препаратами. 

Недавние работы направлены на поиск потенциальных молекулярных мишеней и определение воздействия лекарств на органы, например почки.

Фармакометаболомика

Фармакометаболомика изучает связь фармакологии и метаболических фенотипов. Используя метаболомные методы, она стремится понимать движение препаратов в организме — фармакокинетику — и их эффекты — фармакодинамику, находить биомаркеры ответа и новые лекарственные мишени. 

Её применяют для разработки стратегий и мишеней лечения, особенно изучая взаимодействия и метаболизм конкретных препаратов. Примеры — поиск молекулярных мишеней при раке предстательной железы и остром миелоидном лейкозе и изучение ответа на ингаляционные кортикостероиды при астме. 

Одноклеточная фармакометаболомика под контролем рамановской спектроскопии — новая технология, позволяющая изучать метаболиты отдельных клеток.

Функциональная прецизионная медицина

Функциональная прецизионная медицина (ФПМ) непосредственно исследует ответ на лекарства в тканях, полученных от пациентов. Она призвана преодолеть некоторые трудности и недостатки прецизионных подходов на основе омиксных данных.

Поскольку геномных знаний самих по себе недостаточно для полного прогноза ответа пациента, ФПМ стремится заполнить этот пробел.

Благодаря получению динамических функциональных данных различные факторы ответа человека, например микроокружение опухоли, экспрессию генов и модификации белков, можно изучать и понимать в более широком контексте.

На фоне быстрого развития технологий и роста числа противоопухолевых препаратов ФПМ также позволяет всесторонне изучать неоднородность рака и ответ на лечение в моделях, полученных от пациентов. Разработка и проверка моделей охватывают кратко- и долгосрочные задачи и включают доклинические ксенотрансплантаты, органоиды и микрофлюидные чипы.

Потенциал ФПМ может играть важную роль в индивидуальном лечении, делая медицинские подходы функциональнее и эффективнее.

Модели ксенотрансплантатов от пациентов (PDX)

PDX используют человеческие опухоли у мышей, играя ключевую роль в исследованиях рака, точнее воспроизводя естественную среду опухолевых клеток и соединяя клинику с лабораторией. Высокая корреляция клинического и лекарственного ответа делает их ценными для прогноза реакции и выбора более эффективного лечения.

Модели органоидов от пациентов (PDO)

PDO (patient derived organoids) выращивают опухолевые клетки пациента в лабораторных 3D-культурах для оценки реакции на лекарства и новых подходов. Первоначально применявшиеся при раке поджелудочной железы, сегодня они используются в исследованиях и тестировании терапии широкого спектра опухолей. Сохранение фенотипа и генотипа делает модель полезной для открытия препаратов и лечебных стратегий.

Пояснение к рисунку: Индивидуализированный тест ответа опухоли с использованием органоидов пациента (PDO). 

Ткань опухоли получают диагностической биопсией, затем ферментативно и механически разделяют на суспензию отдельных клеток. Её помещают в каплю экстракта базальной мембраны и выращивают в специальной среде для формирования органоидов. После подтверждения гистологии органоиды помещают в живые биобанки и используют для лекарственного скрининга. Ответ PDO можно описывать разными показателями: размером, жизнеспособностью и измерением цитокинов в совместной культуре. Выявленные эффективные препараты затем используют для лечения пациента.

Микрофлюидные чипы

Микрофлюидная технология совместно с тканевой инженерией создаёт микромодели органов и тканей человека, давая важные сведения о взаимодействиях и токсичности препаратов. Био-чипы потенциально моделируют опухолевое микроокружение и взаимодействие с иммунными клетками, позволяя подробно исследовать лекарственный ответ, токсичность и поведение клеток. Эти модели сочетают преимущества исследований in vitro и in vivo и обеспечивают всесторонний анализ.

Другие аспекты прецизионной медицины

Средовые, социальные и поведенческие факторы

Средовые, социальные и поведенческие факторы существенно влияют на здоровье; прецизионные подходы должны учитывать их вместе с генетическими. Известно, что генетика определяет лишь 30% здоровья человека , а остальное зависит от поведения, социальных и средовых факторов и медицинской помощи. Для индивидуальных стратегий управления здоровьем необходимо объединять их с генетическими данными.

По мнению некоторых критиков, отсутствие заметного влияния прецизионной медицины на популяционную заболеваемость и смертность отчасти связано с недостаточным вниманием к среде и социальным факторам. Для эффективного целостного подхода нужно учитывать генетическую предрасположенность вместе с ними и понимать взаимодействие. 

При сложных многофакторных болезнях это может быть труднее, чем при моногенных, например муковисцидозе. Но развитие омиксных наук, цифрового здоровья и анализа больших данных даёт надежду преодолеть сложности и создавать персональные оценки риска. Так можно формировать индивидуальные профилактические и лечебные стратегии для разных областей медицины.

Электронные медицинские карты

Электронные медицинские карты (ЭМК) — цифровые системы, содержащие историю болезни, планы лечения и лекарства; они развиваются вместе с вычислительными технологиями с 1970-х годов (e-nabız — наиболее известный пример в турецком контексте). Сначала системы были ориентированы на счета и расписания, позднее — на помощь и исследования. Сегодня ими широко пользуются медицинские специалисты, больницы, страховщики и пациенты; отношения и общение врача с пациентом также переходят в цифровую среду.

Для прецизионной медицины значение ЭМК растёт, особенно при интеграции геномных данных. Эффективное использование геномной информации в персонализированных подходах сильно зависит от этих систем. Это позволяет точнее индивидуализировать помощь и открывает новые возможности биомедицинских исследований.

Но точность, пропуски и смещение данных ЭМК создают исследователям серьёзные трудности: первоначально системы не предназначались для исследований. При объединении с геномными данными нужно тщательно рассматривать этические и научные вопросы. Широкое внедрение также затруднено в развивающихся странах без надёжной медицинской и информационной инфраструктуры.

Цифровое здоровье

Цифровое здоровье повышает эффективность помощи и персонализирует медицину, охватывая разнообразные информационно-коммуникационные технологии: ЭМК, телемедицину, мобильные приложения и носимые устройства , а также другие аппаратные и программные решения. Они потенциально улучшают оказание помощи и осведомлённость о собственном здоровье. Пациенты могут собирать свои данные, например с помощью одобренных FDA мобильных устройств и приложений, и делиться ими с врачами. Это ценные источники для клинических решений и потенциально масштабных исследований.

Активное участие пациентов усиливает понимание и контроль своего здоровья, поддерживает здоровое поведение и соблюдение плана помощи. Цифровое здоровье также способствует интеграции средовых и омиксных данных для целостного персонализированного подхода. Формируя эффективное партнёрство пациента, врача и исследователя, оно становится важной составляющей индивидуальной медицины.

По теме: Почему ЦИФРОВОЕ ЗДОРОВЬЕ стало РАЗОЧАРОВАНИЕМ и как это исправить?

Анализ больших данных и искусственный интеллект

Анализ больших данных и искусственный интеллект (ИИ, artificial intelligence = AI) — ключевые технологии поддержки прецизионной медицины. «Большие данные» включают обширные разнообразные массивы биомолекулярных тестов, клинических оценок, социальных и средовых факторов; их анализ играет центральную роль в развитии области. Однако объём и разнообразие создают трудности традиционным аппаратным и программным средствам управления и анализа.

Аналитика включает объединение неоднородных данных, контроль качества, анализ, моделирование и интерпретацию. Биотехнологические достижения создали большие сложные биомедицинские массивы, для превращения которых в полезную информацию нужны подробные аналитические процессы. В медицине анализируют крупные наборы болезней и пациентов, находят связи и корреляции между ними и создают предиктивные модели. Искусственный интеллект, глубокое и машинное обучение позволяют машинам имитировать человекоподобные мыслительные процессы. 

ИИ способен своевременно анализировать обширные неоднородные медицинские данные — от мультиомиксных до средовых и биомедицинской литературы. Это даёт потенциал осмыслять большие массивы и превращать их в полезные диагностические и лечебные стратегии. Поэтому большие данные и ИИ — важные инструменты развития прецизионной медицины и других инноваций здравоохранения.

Роль и значение прецизионной медицины: заключение

Значительный прогресс в генетическом понимании болезней за последнее десятилетие ускорил развитие прецизионной медицины, позволяя подробнее описывать заболевания и создавать более специфичное лечение.

В таблице показаны важные изменения понимания онкологии за последние 10 лет, повлиявшие на клиническую практику.

Что изменилось в онкологии за 10 лет?

Для эффективной работы прецизионной медицины необходимо выделять подтипы заболеваний и находить специфичное лечение каждого. Подтипирование и адаптированные стратегии развиваются от клинического фенотипирования к молекулярным подтипам и целостному объединению омиксных и клинических данных. 

Чтобы полностью реализовать обещания прецизионной медицины, нужно объединить молекулярную, клиническую, лабораторную и средовую информацию. Анализ больших данных и искусственный интеллект будут играть ключевую роль в её интеграции и формировании будущего области.