ИСТИНА

В последние годы зародилась концепция персонализированной медицины. Первый шаг на этом пути - разработка единой и универсальной методологии определения биомаркеров для каждого заболевания. По уровню содержания биомаркеров в образцах можно будет устанавливать предполагаемый диагноз, в том числе неинвазивно и/или удаленно от пациента. Определение биомаркеров, основанное на анализе биологических образцов (кровь, моча, ткани и тд.) методами аналитической химии (хроматография, капиллярный электрофорез и масс-спектрометрия.) имеет множество преимуществ перед традиционными способами медицинской диагностики (томография, биопсия, ультразвуковое исследование, зондирование и пр.). Почти все известные сегодня методы диагностики не могут проводиться удаленно от пациента, не обладают высокой производительностью, требуют наличия высококвалифицированного медицинского персонала и дорогостоящей мед. техники (что обуславливает высокую стоимость обследования и низкую доступность для широких слоев населения). Тогда как анализ методами аналитической химии может проводиться круглосуточно и с высокой степенью автоматизации, для проведения анализа необходим только образец, а высокая стоимость приборов с учетом высокой производительности быстро окупается, что делает данный поход чрезвычайно привлекательным как в плане эффективности, так и экономичности. Таким образом, существует острая потребность в создании и апробации доступного и универсального подхода для поисков биомаркеров социально значимых заболеваний, одними из которых являются рак мочевого пузыря и колоректальный рак. Для создания эффективного способа профилирования образцов с целью поиска биомаркеров онкопроцесса и его диагностирования на ранних стадиях, будут выбраны и применены современные методы статистического анализа данных и машинного обучения, отобраны и оценены методы обработки и улучшения данных, предложены методы обеспечения качества анализа, подобраны условия интегрирования сигнала, а также условия проведения пробоподготовки, хроматографического разделения, масс-спектрометрического детектирования. В рамках создаваемого подхода планируется проводить валидацию и апробацию на реальных образцах мочи пациентов.

In recent years, the concept of personalized medicine has arisen. The first step on this path is the development of a unified and universal methodology for determining biomarkers for each disease. By the level of biomarker content in the samples it will be possible to establish a diagnosis, including non-invasively and / or remotely from the patient. The determination of biomarkers based on the analysis of biological samples (blood, urine, tissue, etc.) by analytical chemistry methods (chromatography, capillary electrophoresis and mass spectrometry) has many advantages over traditional methods of medical diagnosis (tomography, biopsy, ultrasound, sounding and etc.). Almost all known methods of diagnosis can not be carried out remotely from the patient, do not have high performance, require the availability of highly qualified medical personnel and expensive medical equipment (which determines the high cost of the survey and low availability for the general population). While analysis by analytical chemistry methods can be conducted around the clock, including automated way and without human intervention, only a sample is needed for analysis, and the high cost of devices, by taking into account high productivity, quickly pays off, making this trip extremely attractive both in terms of efficiency and economy. Thus, there is an urgent need to create and approbate an accessible and universal approach for determining biomarkers of socially significant diseases, one of them are: bladder and colorectal cancers. To create an effective method for profiling samples in order to search for biomarkers of cancer, modern methods of statistical data analysis will be selected and applied, methods of data preprocessing and improvement will be chosen, methods of quality assurance, and conditions for integration of the chromatograms, as well as conditions for sample preparation, chromatographic separation, mass spectrometric detection will be determined. Within the framework of the created approach, it is planned to validate and approbate on real urine samples.

Будут выбраны наиболее оптимальные процедуры пропободготовки, хроматографического разделения и масс-спектрометрического детектирования, позволяющие получать наиболие информативный метаболомный профиль при исследовании образцов мочи от пациентов и контрольных групп. Будут обосновано выбраны способы статистического анализа и обработки формируемых по итогам метаболомного анализа массивов данных, позволяющих делать обоснованные выводы о значимых для конкретной группы (контрольная группа и больные) веществах. В итоге, полученная схема исследований позволит получить набор значимых соединений - потенциальных биомаркеров рака мочевого пузыря и колоректального рака. Таким образом, в случае если удастся провести правильную классификацию между контрольной и целевой группой, по сути полученный результат можно будет рассматривать как аналог рекомендательной системы, позволяющий сформировывать группу риска среди больных с заболеваниями урогенитальной сферы и больными с колоректальным раком и раком мочевого пузыря. Полученные данные будут хорошим заделом для проведение последующих масштабных доклинических исследований (за рамками данной работы) с использованием разработанного хромато-масс-спектрометрического и статистического подходов на больших выборках тестовых образцов с участием специалистов в области биохимии и клинической лабораторной диагностики.

В научной группе под руководством д.х.н. Родина И. А. выполнены исследовательские работы по качественному и количественному анализу органических соединений (в том числе метаболитов и биомаркеров и природного происхождения) в биологических образцах методом ВЭЖХ-МС. В частности, предложен метод количественного определения противоопухолевого препарата метотрексата в слюне. Проведена полноценная валидация методики: установлены предел обнаружения, химическая стабильность препарата, степень извлечения и экстракции, линейность диапазона определяемой концентрации, точность и воспроизводимость методики. Установлено, что содержание препарата в слюне практически не меняется у разных пациентов и потому может служить показателем экскреции, по аналогии с креатинином в образцах мочи. Авторами выполнены ключевые требования, предъявляемые к анализу биопроб, такие как: периодический контроль стабильности методики путем анализа образцов контроля качества (quality control sample, QC), воспроизводимое проведение пробоподготовки и измерение степени извлечения, строгое соблюдение условий хранения проб и контроль стабильности аналитов. Накоплен опыт по использованию метода хромато-масс-спектрометрии для профилирования сложных многокомпонентых объектов природного и антропогенного происхождения (например: экстракты растений, паст шариковых ручек и нефтепродуктов в природных объектах).

Выбраны наиболее оптимальные процедуры пропободготовки, хроматографического разделения и масс-спектрометрического детектирования, позволяющие получать наиболие информативный метаболомный профиль при исследовании образцов мочи от пациентов и контрольных групп. Выбраны способы статистического анализа и обработки формируемых по итогам метаболомного анализа массивов данных, позволяющие делать обоснованные выводы о значимых для конкретной группы (контрольная группа и больные) веществах.