Biobanki mają przyspieszyć badania nad zdrowiem w poszukiwaniu sposobów leczenia i wyleczenia chorób

Biobanki stały się istotnym narzędziem w walce o poprawę wyników opieki zdrowotnej poprzez badania podstawowe i kliniczne. Można je podzielić na dwie kategorie: biobanki ukierunkowane na chorych i biobanki populacyjne, których cele są nieco inne. Oba rodzaje biobanków pomagają jednak przyspieszyć badania nad leczeniem chorób, w tym raka, cukrzycy i chorób serca. Ich wpływ na poznanie przyczyn chorób jest nie do przecenienia.

Rola biobanków w rozwoju badań w dziedzinie ochrony zdrowia

Większość biobanków to podłużne, populacyjne bazy danych, w których gromadzi się próbki krwi i DNA, a także informacje o stylu życia, historii rodziny i narażeniu środowiskowym od ogólnej populacji zdrowych dawców1. Następnie biobank będzie śledził losy tych dawców przez okres od dziesięciu do trzydziestu lat, zbierając próbki i dane w regularnych odstępach czasu. Tak samo jest w przypadku brytyjskiego biobanku, który obecnie obserwuje pół miliona Brytyjczyków w wieku od 40 do 69 lat przez następne trzydzieści lat. Będą oni porównywać osoby zdrowe z tymi, które zachorowały, w nadziei na ustalenie przyczyn rozwoju choroby. Powinno to pomóc w określeniu, w jakim stopniu konkretne choroby są spowodowane czynnikami genetycznymi, a w jakim środowiskowymi. Ostatecznym celem biobanków populacyjnych jest udokumentowanie biomarkerów, środowiskowych czynników ryzyka i mutacji genetycznych, które można wykorzystać do przewidywania początku choroby i opracowania środków zapobiegawczych w celu zwalczania choroby, zanim zdąży się ona w pełni rozwinąć.

Z kolei biobanki chorobowe skupiają się na odkrywaniu biomarkerów konkretnej choroby, np. biobanki nowotworowe czy biobanki podczas pandemii COVID-19. Będą one przede wszystkim gromadzić próbki, takie jak biopsje tkanek, krew i inne płyny ustrojowe chorych pacjentów, aby lepiej przewidywać postęp choroby, śmiertelność i odpowiedź na leczenie1. Biobankowanie i biokonserwacja zapewniają infrastrukturę do gromadzenia i przechowywania próbek różnych chorób związanych z istotnymi danymi klinicznymi. Może to prowadzić do zidentyfikowania nowych szlaków sygnałowych i biomarkerów, a w efekcie do opracowania nowych terapii celowanych, które są kluczowe dla rozwoju medycyny spersonalizowanej. Te dwa rodzaje biobanków mogą generować uzupełniające się dane, co prowadzi do bardziej wiarygodnych i przewidywalnych wyników, a tym samym do dalszego rozwoju w dziedzinie opieki zdrowotnej.

Ogólnie rzecz biorąc, badania biomedyczne są w dużym stopniu uzależnione od wysokiej jakości próbek1. Z drugiej strony, próbki niskiej jakości mogą prowadzić do niedokładnych wniosków i powodować konieczność ponownego przeprowadzenia całych badań, co kosztuje czas i pieniądze. Ponadto ograniczona liczba próbek może ograniczyć zakres badań i zniekształcić ich wyniki, co może prowadzić do uogólniania wyników badań na populacje pacjentów. Biobanki pomagają badaczom poprzez gromadzenie danych molekularnych i klinicznych od każdego pacjenta oraz przechowywanie ich w bezpieczny i regulowany sposób za pomocą oprogramowania do zarządzania próbkami laboratoryjnymi. Gdy badania medyczne wymagają wysokiej jakości biopierwiastków do projektów badawczych, są one udostępniane za pośrednictwem biobanków. Dzięki temu naukowcy mogą szybciej wykrywać i leczyć choroby, określając predyspozycje pacjenta do rozwoju danej choroby i tworząc bardziej ukierunkowane terapie o mniejszych skutkach ubocznych.

Identyfikacja biomarkerów chorobowych

W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci powstało wiele biobanków ze względu na znaczną poprawę naszych możliwości w zakresie gromadzenia i przechowywania próbek ludzkich. Umożliwiło to społeczności naukowej długoterminowe gromadzenie, przechowywanie i konserwowanie tkanek, komórek, DNA, białek i innych składników subkomórkowych2. Dzięki temu nowoczesne biobanki mogą uczestniczyć w zakrojonych na szeroką skalę analizach biomarkerów poszczególnych chorób, co prowadzi do odkrycia nowych biomarkerów.

Biomarker definiuje się jako obserwowalny i mierzalny wskaźnik, taki jak mutacja białka lub genu, występujący w tkance, krwi lub innym płynie ustrojowym w organizmie. Biomarkery chorób mogą być wykorzystywane do rozpoznawania początków określonych chorób i stanów medycznych, w tym nowotworów, chorób układu krążenia i cukrzycy. Biomarkery chorób mają kluczowe znaczenie dla wczesnego wykrywania, zapobiegania i terapii oraz mogą przyczynić się do rozwoju medycyny spersonalizowanej, poprawy wyników leczenia pacjentów i usprawnienia opieki nad nimi. Identyfikacja nowych biomarkerów chorób wymaga jednak dużego zbioru wysokiej jakości, dobrze scharakteryzowanych próbek pobranych od pacjentów. Biobanki, w których można przechowywać dużą liczbę próbek pochodzących od zdrowych i chorych dawców, wraz z towarzyszącymi im wynikami klinicznymi i patologicznymi, stanowią doskonałe źródło do badania i identyfikacji nowych biomarkerów oraz ich weryfikacji za pomocą walidacji klinicznej.

Jednym ze sposobów, w jaki biobanki pomagają w procesie odkrywania, jest gromadzenie bioobrazów powiązanych z danymi klinicznymi pacjentów2. Obrazy te wykorzystują zaawansowane technologie komputerowe, w których dane obrazu i metadane mogą być wykorzystane do pomiarów obrazowych i ekstrapolacji biomarkerów. Obrazy są następnie korelowane z danymi z badań genomicznych uzyskanymi za pomocą technik sekwencjonowania następnej generacji w celu poprawy diagnostyki pacjentów przy zastosowaniu podejścia minimalnie inwazyjnego.

Rozwój medycyny spersonalizowanej

Biobankowanie i biokonserwacja przyczyniły się również do rozwoju medycyny precyzyjnej i spersonalizowanej. Medycyna precyzyjna ma na celu tworzenie terapii dla grup osób, natomiast medycyna spersonalizowana jest ukierunkowana na konkretnego pacjenta. To nowe podejście do opieki nad pacjentem opiera się na kilku dziedzinach nauki, takich jak proteomika, bioinformatyka i medycyna systemowa. Obejmuje ono cztery filary: Personalizacja, Prewencja, Predykcja i Partycypacja, z których wszystkie mogą być wspierane przez biobankowanie3.

• Personalizacja: Genomiczne badania nad zdrowiem, które umożliwiają sekwencjonowanie indywidualnego genomu cyfrowego.
• Prognozowanie: Ocena ryzyka na podstawie biomarkerów i środowiskowych czynników ryzyka.
• Profilaktyka: Możliwość zminimalizowania tych czynników ryzyka i zapobieżenia wystąpieniu danej choroby.
• Uczestnictwo: Pacjenci mają swobodę przystąpienia i mogą podejmować świadome decyzje dotyczące swojej przyszłości zdrowotnej.

Biobanki są szczególnie pomocne w opracowywaniu komercyjnych terapii komórkowych i genowych, które pozwalają na spersonalizowane leczenie na poziomie indywidualnym. Umożliwiają one dokładniejsze scharakteryzowanie chorób, co pozwala na dobór terapii w oparciu o profil molekularny konkretnego pacjenta, poprawiając skuteczność leczenia i jakość życia. Dodatkową korzyścią jest zminimalizowanie szkodliwych skutków ubocznych, które mogą wystąpić w przypadku stosowania określonych metod leczenia. Poprawia to wyniki leczenia pacjentów, a także może znacząco obniżyć koszty ponoszone przez służbę zdrowia.

LabTAG firmy GA International jest wiodącym producentem wysokowydajnych etykiet specjalistycznych orazoraz dostawcą rozwiązań identyfikacyjnych stosowanych w laboratoriach badawczych i medycznych, a także w instytucjach opieki zdrowotnej.

Referencje:

1. The Significance of Biobanking in the Sustainability of Biomedical Research: A Review. Mahshid Zohouri i Abbas Ghaderi. Iran Biomed J. 2020 Jul; 24(4): 206-213. 2020 Feb 12
2. Biobankowanie w opiece zdrowotnej: ewolucja i przyszłe kierunki. Luigi Coppola, Alessandra Cianflone, Anna Maria Grimaldi, Mariarosaria Incoronato, Paolo Bevilacqua, Francesco Messina, Simona Baselice, Andrea Soricelli, Peppino Mirabelli, and Marco Salvatore. J Transl Med. 2019; 17: 172. 2019 May 22
3. Biobanki w dobie medycyny spersonalizowanej: cele, wyzwania i innowacje. Judita Kinkorova. EPMA J. 2016; 7(1): 4. 2016 Feb 22