Малахо Софья Гарифовна к.б.н. с.н.с. ИТЦ БАСиП РАН Персонифицированная медицина, генетические карты и специализированные информационные технологии в работе физкультурно- оздоровительных диспансеров

Генетический паспорт это индивидуальная генетическая карта (схема расположения структурных генов и регуляторных элементов, а также генетических маркеров в хромосоме) Секвенирование – определение нуклеотидной последовательности ДНК, РНК ОДИН ЧЕЛОВЕК ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ ДРУГОГО НА 0.1% ГЕНОМА ЭТО ВСЕГО ЛИШЬ 30 ГЕНОВ ИЗ 30 ТЫСЯЧ ИЛИ 3 МЛН. ОСНОВАНИЙ ИЗ 3 МЛРД.

СЛЕДСТВИЯ ПОЛИМОРФИЗМА ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ К СОМАТИЧЕСКИМ И ОНКОЛОГИЧЕСКИМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ПЕРЕНОСИМОСТЬ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ВИРУСНЫМ И БАКТЕРИАЛЬНЫМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ФАРМАКОДИНАМИКА СТИЛЬ ЖИЗНИ

Цвет волос и глаз, леворукость, рост Тип мышечной ткани, строение опорно-двигательного аппарата Эмоциональность Генетические заболевания Предрасположенность к заболеваниям (остеопороз, сердечно- сосудистые заболевания, метаболический синдром, рак и т.д.) Как изменить образ жизни или условия окружающей среды чтобы избежать заболевания: Корректировка образа жизни (диета, образ поведения, лекарства и корректирующие препараты) Индивидуальная диагностика и профилактика заболеваний Составление индивидуальных программ физической нагрузки Диагностика и корректировка репродуктивного поведения При возникновении заболеваний: Диагностика и мониторинг течения заболеваний Подбор лекарств, вакцин и корректирующих препаратов по индивидуальной схеме применения Определение гистосовместимости при трансплантации

Фармакогеномика и фармакогенетика: восприимчивость к лекарству Адекватный Ответ на лечение Побочные реакции Генетический тест Лечение лекарством по стандарту Идентификац ия группы риска Идентификация группы без риска Иная дозировка лекарства Выбор другого лекарства Иная дозировка лекарства Выбор другого лекарства GCTAACTGCA GCTAGCTGCA Генетические различия влияют на: фармакодинамику лекарства ответ на лекарства возникновение побочных реакций (до фатального исхода) Генетическое тестирование ДО лечения помогает выявлять группы риска и подбирать дозу лекарства или выбирать иное лекарство (например Варфарин)

Метагеномика Позволяет изучать состав микроорганизмов без их изоляции и культивирования «Специфичный микробиом любого индивидуума постоянен и имеет уникальный метагеномный генотип, свойства которого могут использоваться для разработки персональной диеты и учитываться при приеме лекарств» Genomic variation landscape of the human gut microbiome. Nature. January 2013 Enterotypes of the human gut microbiome. Nature 2011 Выделено три энтеротипа микробиома (совокупность микроорганизмов кишечника), не зависящих от географического происхождения или режима питания и имеющих различный метаболизм витаминов. Зная состав и свойства микробиома индивидуума возможно назначение персонального режима питания, приема лекарственных препаратов, витаминов и БАДов

Спортивная генетика (кинезиогеномика) Существует вариант так называемого гена "скорости" ACTN3, который может быть связан с спринтерскими способностями. Самые известные спринтеры имеют по крайней мере одну копию этого гена. (более 70% жителей Ямайки и только 30% жителей Австралии) Возможная связь между ApoE4 вариантом и повышенным риском тяжелых последствий от сотрясения мозга. Гены определяют ответ на тренировки, диеты и другие факторы окружающей среды. В настоящее время в генетическую карту здоровья и активности входят >200 хромосомных маркеров 18 митохондриальных генов влияют на физиологические основы организма и раскрывают спортивные «возможности»

Выбор спорта в зависимости от характеристик генотипа

Схема подготовки рекордсмена генотип + схема тренировок Выявление генов индивидуальных физических особенностей Эффекты: подбор индивидуальных схем тренировок + реабилитации Медицинский контроль за физиологическим состоянием спортсмена Корректировка программ тренировок и восстановления

Tebbutt S J et al. Chest 2007;131: Схема действий Образ жизни Привычки Лекарства Обследования

Визуализация результатов исследований

Информационные технологии Генетические данные - большие массивы информации => необходимость организации баз данных с возможностью экспертной оценки и постоянного обновления. Конфиденциальность, хранение и защита информации.

Структура биобанка Замороженные ткани, парафиновые блоки т.д. ДНК, РНК Кровь и ее производные (плазма, клетки и т.д.) Биоматериал и данные Данные анамнеза, история, образ жизни, лечение, данные функциональной диагностики, Хранение при -80С, -196С и комнатной температурах Кодировка, хранение данных, биоинформатический анализ, статистическая обработка и визулизация Персонифицирован ная медицина Фундаментальные исследования Поиск новых мишеней лекарств и диагностикумов Применение Микроскопия, Масс-спектрометрия, Геномика, транкриптомика, протеомика т.д. Источник биоматериала Инфраструктура

1. БИОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ– поиск специфических метаболитов Пример: Галактоземия – нарушение обмена веществ на пути преобразования галактозы в глюкозу 2. ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ- определение грубых хромосомных нарушений Пример: Транслокация хромосом 9,22 – хронический миелобластный лейкоз Повреждения ДНК сперматозоидов - причина мужского бесплодия 3. ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ - секвенирование ДНК на присутствие мутаций, метагеномика, кинезиогеномика 4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (УЗИ, МРТ, ЭКГ, Тепловизионное..) Комплексные исследования ТРЕНИРОВКИ, РЕАБИЛИТАЦИЯ, ДИЕТЫ, ЛЕЧЕНИЕ, ПИТАНИЕ, ПЛАНИРОВАНИЕ СЕМЬИ и т.д. ДЕЙСТВИЯ